Autor sekcije: Vedran Miletić, Kristijan Lenković

Python modul PyCUDA: otklanjanje grešaka i curenja memorije

Jednostavno otklanjanje grešaka ("debuggiranje") smo već radili ispisivanjem vrijednosti varijabli korištenjem funkcije printf(). Sofisticiraniji način za istu stvar je korištenjeme makro naredbe, primjerice INFUNIRI_DEBUG na način

#include <stdio.h>
#define INFUNIRI_DEBUG

__global__ void funkcija (...)
{
  ...
  #ifdef INFUNIRI_DEBUG
  printf ("Varijabla 1 ima vrijednost %d, varijabla 2 ima vrijednost %2.3f\n", var1, var2);
  #endif
  ...
}

Prednost ovog pristupa je što kod završne verzije alata nije potrebno brisati čitav niz poziva funkcije printf(), već je dovoljno maknuti ili zakomentirati liniju #define INFUNIRI_DEBUG. Naime, to će učiniti da sve makro naredbe #ifdef INFUNIRI_DEBUG vrate false, i do prevođenja koda koji sadrži printf() neće ni doći.

Program za otklanjanje grešaka

Podsjetnik: prevođenje C++ programa

Primjerice, uzmemo li jednostavan C++ program nazvan program1.cpp čiji je kod oblika:

#include <iostream>

using namespace std;

void ispis (int &var1, float &var2)
{
  var1 = 3;
  var2 = 8.3;
  cout << "Funkcija ispis" << endl;
}

int main ()
{
  int a = 5;
  float b = 2.7;
  cout << "Pocetak" << endl;
  ispis (a, b);
  cout << "Kraj" << endl;
  return 0;
}

Prevođenje i pokretanje izvodimo na način

$ g++ program1.cpp -o program1
$ ./program1

Rad s alatom gdb

Program za pronalaženje pogrešaka (engl. debugger) je alat koji pomaže programeru u pronalaženju semantičkih grešaka u kodu. Sam po sebi, on ne ispravlja kod.

Radi tako da pokreće instancu programa u kontroliranom okruženju i time omogućuje programeru da:

  • pokreće program u koracima na razini programskog jezika,
  • ispiše vrijednosti varijabli i izraza za vrijeme pokretanja,
  • promijeni tok programa kod pokretanja,
  • (neki debuggeri) obrnuto pronalaženje grešaka, odnosno odlazak unatrag i poništavanje destruktivnih operacija spremanjem serije stanja.

Koristit ćemo GNU Debugger (gdb), koji radi na operacijskim sustavima sličnim Unixu i Windowsima. Nema vlastito grafičko sučelje, ali postoji niz alata koji nude korisniku prijateljsko sučelje (primjerice, ddd te IDE-i kao što su Eclipse i NetBeans).

gdb je simbolički debugger, odnosno radi na razini izvornog koda, pa je sposoban analizirati program na razini programskog jezika (ne samo asemblerskoj). Simbolički debuggeri su specifični za programski jezik s kojim rade i zahtijevaju dodatne informacije (debug simbole) kako bi preslikali asemblerske instrukcije na izvorni kod.

Debug simboli proizvode se kod prevođenja programa (primjerice, parametar -g kod gcc-a) i:

  • integrirani u izvršnu datoteku (u tom slučaju su izvršne datoteke mnogo veće), ili
  • odvojeni od izvršne datoteke (primjerice, kod .deb/.rpm paketa u -dbg/-debug paketima).

Debug simboli sadrže informacije o:

  • koje linije izvornog koda stvaraju koje asemblerske instrukcije,
  • imenima varijabli.

Dakle, pokretanje pomoću alata gdb vršimo na način

$ g++ -g program1.cpp -o program1_debug
$ gdb program1_debug

Koristit ćemo iduće naredbe

  • quit -- izlaz iz alata
  • break <broj linije ili ime funkcije> -- postavljanje točke prekida izvođenja programa; dvije mogućnosti
    • broj linije na kojoj postavljamo breakpoint
    • ime funkcije na kojoj postavljamo breakpoint
  • run -- pokretanje programa do prvog breakpointa
  • continue -- nastavak izvođenja nakon stajanja na breakpointu
  • print <ime varijable> -- ispis podataka o varijabli (trenutna adresa i vrijednost)
  • info locals -- ispis podataka o lokalnim varijablama unutar trenutnog dosega
  • info args -- ispis podataka o argumentima trenutne funkcije
  • help <naredba> -- pomoć o naredbi
  • next, step, finish, ...

Zadatak

  • Unutar funkcije ispis dodajte još jednu promjenu varijabli, a zatim još jedan ispis teksta po vlastitom izboru. Izvršite prevođenje koda s debug simbolima i pokrenite ga u alatu gdb.
    • Postavite tri breakpointa: funkcija ispis, postojeća linija koja sadrži cout unutar funkcije i linija koja sadrži cout koju ste sami dodali.
    • Izvršite pokretanje. Kod svakog breakpointa ispišite stanje obje varijable.

Specifičnosti alata cuda-gdb

Specifične naredbe alata cuda-gdb su

  • cuda kernel -- ispis podataka o trenutnom CUDA zrnu ili odabir zrna
  • cuda grid -- ispis podataka o trenutnoj CUDA rešetci ili odabir rešetke
  • cuda block -- ispis podataka o trenutnom CUDA bloku ili odabir bloka
  • cuda thread -- ispis podataka o trenutnoj CUDA niti ili odabir niti
  • cuda device -- ispis podataka o trenutnom CUDA uređaju ili odabir uređaja
  • cuda sm -- ispis podataka o trenutnom CUDA streaming multiprocesoru ili odabir streaming multiprocesora
  • cuda warp -- ispis podataka o trenutnoj CUDA osnovi ili odabir osnove
  • cuda lane -- ispis podataka o trenutnoj CUDA stazi ili odabir staze

Modul PyCUDA se može koristiti u kombinaciji s alatom cuda-gdb prema službenim uputama. Iskoristimo primjer koji vrši zbrajanje vektora; alat pokrećemo naredbom

$ cuda-gdb --args python -m pycuda.debug zbrajanje_vektora.py
...
(cuda-gdb) break vector_sum
... (zanemarite grešku da funkcija nije definirana) ...
(cuda-gdb) run

Zadatak

Na primjeru za zbroj vektora isprobajte ovdje navedene specifične naredbe alata cuda-gdb.

Otklanjanje curenja memorije

Todo

Ovaj dio treba napisati u cijelosti.