arm架构的安卓模拟器_android studio模拟器安装

arm架构的安卓模拟器_android studio模拟器安装我在网上找到的关于ZSim/NVMain混合内存模拟器的编译教程大致分为两大类

我在网上找到的关于ZSim/NVMain混合内存模拟器的编译教程大致分为两大类。一种使用的是原版ZSim,称为axle-zsim-nvmain。另一种使用的是华中科技大学在原版基础上扩展后的ZSim,称为HSCC或SHMA。

上面两者我都自己尝试过,也碰到过不少问题,做过一些探究,在此予以记录。对于我未能解决的问题,希望各位读者能够给出答案。

本文编译的是原版ZSim/NVMain,即axle-zsim-nvmain。

环境

操作系统:Ubuntu 12.04 amd64(VMWare)

内核版本:3.13.0-32-generic

编译器版本:GCC 4.6.3

模拟器GitHub代码仓库:https://github.com/AXLEproject/axle-zsim-nvmain

编译模拟器

下载代码和依赖库

首先把GitHub仓库的代码拉下来。仓库的README和install.sh把步骤都写的很详细了。根据这些内容,我自己的编译过程如下:

  1. 下载Intel PinTool并解压。axle-zsim-nvmain用的Pin 2.13,但官网已经不提供下载了。所以我下载了Pin 2.14。

    wget http://software.intel.com/sites/landingpage/pintool/downloads/pin-2.14-71313-gcc.4.4.7-linux.tar.gz
    
  2. 下载NVMain的代码。install.sh用的是bitbucket的链接,但这个仓库已经失效了。所以我用的是GitHub上的NVMain仓库:https://github.com/SEAL-UCSB/NVmain

  3. 安装依赖包。

    sudo apt-get install libelfg0-dev libhdf5-serial-dev scons libconfig++-dev libboost-regex-dev g++
    
  4. 添加环境变量。有三个环境变量要设置:

    1. PINPATH:PinTool解压后的文件夹
    2. NVMAINPATH:NVMain所在的文件夹
    3. ZSIMPATH:SConstruct所在的文件夹,即axle-zsim-nvmain目录

    由于我把Pin和NVMain都解压在axle的文件夹下面,所以我就直接在axle文件夹里创建了一个env.sh脚本:

    BASEDIR=$(pwd)
    
    PINPATH=$BASEDIR/pintool
    NVMAINPATH=$BASEDIR/nvmain
    ZSIMPATH=$BASEDIR
    
    export ZSIMPATH PINPATH NVMAINPATH
    

    在命令行里sourve env.sh即可。

  5. 在SConstruct文件的第39行,ZSim会试图从你的环境变量里获取C/C++编译器名称。

    env['CXX'] = os.environ["CXX"]
    env['CC'] = os.environ["CC"]
    

    但Ubuntu上默认没有这两个环境变量,所以这时候编译会报错。解决方法有两种:第一,设置这两个环境变量;第二,改写SConstruct,强制使用GCC。这里我选择第一种方式,在env.sh里加入:

    export CXX=g++ CC=gcc
    

    然后source env.sh

  6. 在SConstruct第168行,ZSim会从环境变量中获取boost库的位置。但是我的libboost-regex是通过apt装在系统库里的,所以这一步就没必要了。解决方法有两种:第一,设置一个不存在的路径作为BOOST环境变量;第二,改写SConstruct。这里我选择第二种方式,注释掉第168-170行。

    # Boost regex
    # BOOST = os.environ["BOOST"]
    # env["CPPPATH"] += [BOOST]
    # env["LIBPATH"] += [joinpath(os.environ['BOOST'], "stage/lib")]
    env["LIBS"] += ["boost_regex"]
    
  7. 在nvmain/SConscript第36行,有个gem5相关的import。这个是用于gem5模拟器的,但我们是ZSim模拟器。

    from os.path import basename
    # from gem5_scons import Transform
    

    我按照网上的一般做法,把它注释掉。

兼容Pin 2.14

axle-zsim-nvmain使用的不是最新版本的ZSim,用Pin 2.14编译会有一些问题。最新的ZSim对SConstruct做了一些修改,兼容了Pin 2.14。但很遗憾,axle-zsim-nvmain并没有更新这些东西。所以我用meld工具把一些内容粘贴过来了。具体修改的内容详见我在Gitee上的commit。

具体来说,有两个问题:

  1. Pin 2.13里的extras/xed2-intel64在Pin 2.14里改成了extras/xed-intel64。所以SConstruct里涉及到这个路径的地方都要改。否则编译的时候会找不到相关的头文件:

    In file included from pintool/source/include/pin/pin.H:43:0,
                     from build/opt/decoder.h:31,
                     from build/opt/core.h:30,
                     from build/opt/ooo_core.h:32,
                     from build/opt/contention_sim.cpp:35:
    pintool/source/include/pin/level_base.PLH:83:29: fatal error: xed-iclass-enum.h: No such file or directory
    compilation terminated.
    
  2. 在Pin 2.13的intel64/lib-ext里有libdwarf.alibdwarf.so,到了Pin 2.14只有一个libpindwarf.a。于是,编译的时候会找不到这个库。

    scons: *** [build/opt/libzsim.so] Implicit dependency `pintool/intel64/lib-ext/libdwarf.a' not found, needed by target `build/opt/libzsim.so'.
    

编译代码

在axle-zsim-nvmain目录下运行scons编译。-j参数可以指定多线程加速编译过程。编译完后会生成zsimlibzsim.so两个文件,放在build/opt文件夹里。

scons -j2

这样编译出来的程序带有-O3优化。如果需要debug的话,要加--d参数,生成的程序放在build/debug中,与build/opt互不干扰。

ldd命令检查libzsim.so的动态链接库,没有出现未定义的符号,所有的依赖库都链接到了系统库中。

$ ldd -r build/opt/libzsim.so
	linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fff53ffe000)
	libconfig++.so.8 => /usr/lib/libconfig++.so.8 (0x00007f753e289000)
	libboost_regex.so.1.46.1 => /usr/lib/libboost_regex.so.1.46.1 (0x00007f753df87000)
	libelf.so.0 => /usr/lib/libelf.so.0 (0x00007f753dd6e000)
	....
	libhdf5.so.6 => /usr/lib/libhdf5.so.6 (0x00007f753d3c6000)
	libhdf5_hl.so.6 => /usr/lib/libhdf5_hl.so.6 (0x00007f753d194000)
	....

运行模拟器

修改系统配置

ZSim的README里有说明,要改几个内核参数。运行如下命令:

sudo sysctl -w kernel.shmmax=1073741824
sudo sysctl -w kernel.yama.ptrace_scope=0

运行ZSim

运行方法为zsim <config>。比如,运行axle自带的NVM配置文件:

./build/opt/zsim ./tests/AXLE-sandy-nvm.cfg

这个配置文件有两个负载,分别是lscat命令:

// Populate process entries with scripts
// Simple example with 2 processes given
process0 = { 
   
    command = "ls -alh --color tests/";
};

process1 = { 
   
    command = "cat tests/simple.cfg";
}

这里command的书写方式有点类似于shell命令。上面的command用的是相对路径,如果zsim换一个路径运行,就可能找不到相应的文件了。command支持环境变量,因此我是这样写的:

process0 = { 
   
    command = "ls -alh --color $ZSIMPATH/tests/";
};

下图是部分输出结果。cat命令的输出太长,所以我就只截图了最后一部分,以及ls的完整输出。cat输出了simple.cfg文件内容,ls则列举了tests文件夹的所有内容。然后两个child done,模拟器退出。

在这里插入图片描述

统计输出

模拟器运行结束后,在当前目录下会有一系列的统计数据。

$ ls
heartbeat         out.cfg      zsim-ev.h5  zsim.log.0  zsim.out
mem-0-nvmain.out  zsim-cmp.h5  zsim.h5     zsim.log.1

以zsim.out为例。在该文件里,有每个CPU核的统计信息,包括执行的周期数和指令数。此外,还有各级缓存的命中率、每个进程执行的指令数等,以及NVMain内存控制器的统计信息。

......
sandy: # Core stats
  sandy-0: # Core stats
   cycles: 1492524 # Simulated unhalted cycles
   cCycles: 1122301 # Cycles due to contention stalls
   instrs: 212977 # Simulated instructions
   uops: 227667 # Retired micro-ops
   bbls: 46942 # Basic blocks

......

mem: # Memory controller stats
  mem-0: # Memory controller stats
   issued: 12804 # Issued requests
   rd: 12804 # Read requests
   wr: 0 # Write requests
   PUTS: 0 # Clean Evictions (from lower level)
   PUTX: 0 # Dirty Evictions (from lower level)
......

至于其他文件,目前我知道的有:

  1. out.cfg是本次运行的ZSim的所有配置
  2. zsim.log是每个进程各自的输出日志
  3. mem-0-nvmain.out是NVMain的详细统计信息
  4. h5文件则是以二进制格式保存的统计数据,可用pandas等工具读取分析。

问题与思考

我在编译ZSim/NVMain中,碰到过不少问题,也了解过不少命令的含义,为的是想要搞清楚这个模拟器编译起来会这么复杂。在此予以记录,希望能解决一部分人的疑惑。

新版本ZSim的一些特点

axle-zsim-nvmain使用的不是最新版本的ZSim。最新版本的ZSim有一些不同的地方。目前我找到的有:

  1. 没有boost库依赖。
  2. 完美支持Pin 2.14
  3. NULL改成nullptr
  4. 新增了几个文件(access_tracing、parse_vdso等),zsim.cpp/init.cpp/zsim.h等代码有大幅度改动。

我不清楚NVMain还能否兼容最新的ZSim。因为NVMain官方仓库只给了一个axle-zsim-nvmain的链接,没有说清楚怎么给ZSim打补丁。

PinTool对于系统和编译器版本的限制

GCC官方文档:GXX ABI VERSION

GCC官方文档:C++11 Support in GCC

What is the last known working environment for the zsim in this repository?

PinTool不是一个完全开源的工具。它有很多已经编译好的文件。ZSim只能通过静态或动态链接的方式使用它们。这就要求你必须使用匹配的GCC版本,否则编译出来的符号表之类的就会不匹配,导致链接失败。

pin_kit/source/include/pin/gen/cc_used_ia32_l.CVH中有如下定义,说明Pin 2.13是用GCC 4.4编译的。

#define CC_USED__ 4
#define CC_USED_MINOR__ 4
#define CC_USED_PATCHLEVEL__ 7
#define CC_USED_ABI_VERSION 1002

pin_kit/source/include/pin/compiler_version_check2.H里,CC_USED_ABI_VERSION必须GCC内置的__GXX_ABI_VERSION匹配,不匹配就不通过。

#elif CC_USED_ABI_VERSION == 1002

#if CC_USED_ABI_VERSION != __GXX_ABI_VERSION
#error This kit requires gcc 3.4 or later
#endif

#else

默认使用1002的ABI的只有GCC 3.4和GCC 4.x。

GCC 3.4这个版本行不通,因为ZSim使用的标准是C++0x。所以我们至少要用GCC 4.6,这也是ZSim作者自己使用的版本。

综上所述,由于我是Ubuntu用户,同时又不想自己指定ABI版本,我只能用Ubuntu 12.04(GCC 4.6)或者Ubuntu 14.04(GCC 4.8)了。

Ubuntu 16使用的是GCC 5,所以不能直接使用。虽然可以手动安装GCC 4.8,但是系统里的各种第三方库可能还是用GCC 5编译的。这种情况下我没办法保证ZSim还能正常工作。

ptrace与args.push_back(“child”)

ZSim README

Pin 3.0 Compilation · Issue #109 · s5z/zsim

ZSim是一个user level模拟器。它需要利用PinTool向负载进程里注入模拟器的代码,即使用ptrace

出于安全性,除非是root用户,否则Linux默认只允许父进程跟踪子进程。所以要用sysctl允许任意进程注入代码。这一点在ZSim的README里已经说明了。

sudo sysctl -w kernel.yama.ptrace_scope=0

不过,网上大多数博客使用的是另一种做法:用-injection child参数,让Pin将负载创建为子进程。这样确实可以运行模拟器,但是由于不是ZSim官方的做法,会导致ZSim的一些错误提示失效。有时候,我看到控制台里输出了一个“运行结束”:

[H] Child 4204 done

但我查看负载的运行结果,发现负载实际上运行错误了。

换句话说,这种情况下ZSim不再是负载的父进程,所以无法直接获取到负载的退出状态。你应该通过负载的输出来判断它是否运行正常。

shmmax

ZSim在负载进程中注入的数据位于共享内存空间中。这样ZSim在并发运行多个负载时,就不需要重复注入代码。

Ubuntu 12.04默认的shmmax只有32MB。

$ cat /proc/sys/kernel/shmmax
33554432

如果这个值小于ZSim配置文件里的gmMBytes,就会报下面的错误:

[H] Creating global segment, 1024 MBs
gm_create failed shmget: Invalid argument

sysctl可以扩大shmmax,单位是byte。我这里设置的是1GB。

sudo sysctl -w kernel.shmmax=1073741824

新版本的系统,比如Ubuntu 14,shmmax几乎无限制,那么就不需要自己调shmmax了。

今天的文章arm架构的安卓模拟器_android studio模拟器安装分享到此就结束了,感谢您的阅读。

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