项目名称：高负载下性能分析与异常诊断工具
项目描述：高负载情况下，用户态常用的性能工具常常会失效，这时一个具有高性能、高可靠性 ，同时对系统影响低、准确性强的性能分析和异常诊断工具就显得尤为重要。
完成情况：
| 题目要求 | 完成情况 |
|---|---|
| 编写性能工具，采集有关数据，输出火焰图 | 已完成 |
| 能够在高负载下进行压力测试，并可靠地完成性能监测和异常分析 | 已完成 |
| 在高负载场景下，对工具进行性能测试 | 已完成 |
| 自主扩展 | 完成情况 |
|---|---|
| 扩充功能：异常时间点确定、负载变化趋势、进程画像 | 已完成 |
| 内核模块调试环境的搭建 | 已完成 |
| 编写load-monitor的eBPF版本，并与项目工具进行性能对比 | 已完成 |
| diagnosetools在安卓系统上的移植 | 目前已完成内核模块部分的移植工作 |
指导导师：陈莉君教授、谢瑞莲老师
项目导师：谢宝友（国科础石）
团队成员：
| 姓名 | 成员分工 |
|---|---|
| 张子恒 | 项目整体规划、编写不同业务进程画像及确定异常时间点功能、安卓移植、整合项目文档 |
| 刘冰 | 开源工具diagnose的复现及优化、工具的压力测试、性能对比、编写相应工作的文档 |
| 南帅波 | 编写负载变化趋势图像功能、整合工具、工具的压力测试、编写相应工作的文档 |
详见：阶段性技术报告
详见：区域赛技术报告
详见：决赛技术报告
| 时间 | 任务 | 完成情况 |
|---|---|---|
| 2023.5.15 - 2023.5.25 | 完成开源工具diagnose-tools在Linux高版本上的复现以及代码上的优化，并有文档记录 | 已完成 |
| 完成扩充异常进程画像及负载变化功能，并有文档记录 | 已完成 | |
| 2023.5.26 - 2023.5.30 | 完成扩充异常时间点确定功能及工具的整合，并有文件记录 | 已完成 |
| 2023.5.31 - 2023.6.4 | 完成工具在高负载场景下的基本性能测试，并有文档记录 | 已完成 |
| 2023.6.4 - 2023.6.7 | 完成区域赛文档的汇总，并提交作品 | 已完成 |
| 2023.6.12 - 2023.7.1 | 完成工具在网络方面功能的实现，并有文档记录 | 已完成 |
| 2023.7.2 - 2023.7.25 | 完成工具在高负载场景下的性能测试，并有文档记录 | 已完成 |
| 2023.7.26 - 2023.8.10 | 完成工具在高负载场景下的优化，并有文档记录 | 已完成 |
| 2023.8.10 - 2023.8.13 | 完成工具与eBPF程序的性能对比，并有文档记录 | 已完成 |
| 2023.6.12 - 2023.8.13 | 完成工具的内核模块部分在安卓上的移植，并有文档记录 | 已完成 |
| 2023.8.11 - 2023.8.15 | 完成国赛文档的汇总，并提交作品 | 已完成 |
会议目的：进行操作系统大赛的选题
会议内容：根据我们自身对Linux操作系统的熟悉程度和擅长领域，我们决定从性能和诊断工具的方向出发，最终选定了《proj208-performance-and-diagnosis-tool》这一赛题
下一步计划：进行项目调研，一周后进行汇总，选择工具的开发技术，并和项目导师取得联系
会议目的：进行项目调研的汇总以及开发工具技术的选择
会议内容：经过汇总筛选，我们确定了内核模块和eBPF技术作为重点研究对象，并发现了赛题导师开源的diagnosis-tool工具，决定进行复现和学习，但还未联系到项目导师，暂定采用内核模块的方法进行开发
下一步计划：刘冰负责复现该工具，张子恒和南帅波负责对这个工具的各个模块进行学习
会议目的：对近期学习情况进行一个反馈
会议内容：刘冰这块已经基本完成了赛题导师开源工具的复现，张子恒和南帅波在赛题导师开源工具学习过程中无不感叹这个工具的强大以及代码编写的巧妙，因此也感到很迷茫，如果做内核模块的话，又该如何进行优化和完善呢？于是我们动摇了，决定去做eBPF方向
下一步计划：张子恒负责编写利用eBPF技术去监控一分钟平均负载值的程序；刘冰负责编写利用eBPF技术去遍历所有进程内核态堆栈的程序；南帅波负责编写利用eBPF技术去遍历所有进程用户态堆栈的程序
会议目的：解决在编写eBPF程序过程中遇到的问题
会议内容：刘冰和南帅波遇到的问题是虽然利用eBPF 的迭代器技术可以实现遍历打印进程的内核态堆栈，但是无法通过地址找到用户态堆栈名称。张子恒遇到的问题是由于负载的avenrun数组变量是全局变量，那么也就无法通过挂载函数来实现读取这一变量中的值，想到的解决办法是通过在/proc/kallsyms文件中读取avenrun变量的地址，然后通过用户态程序传入到内核态程序读到这一变量值，这也就意味着每次都要通过用户空间程序的读取，但这在高负载环境下是非常不友好的。针对这些问题，我们讨论后始终找不到一个好的解决办法，因此决定寻求老师们的帮助。
下一步计划：找陈莉君老师去探讨利用eBPF技术去实现这一工具的可行性；找谢宝友老师进行沟通，确定具体的开发方案
会议目的：探讨具体开发方案
会议内容：在找陈老师进行沟通后，我们进行了内核模块和eBPF技术的对比，发现内核模块突出的是性能而eBPF突出的是安全，而根据赛题要求的是开发一个高负载下性能分析与异常诊断工具，可见对于这个工具来说性能相对来说是更重要的，因此我们决定去做内核模块这个方向，并在和谢老师商讨后确定了具体地开发方案。
下一步计划：刘冰继续去完善diagnosis-tool工具中的复现；张子恒和南帅波负责对已复现模块进行优化，以及横向扩展
会议目的：解决在开发过程中遇到的问题
会议内容：经过了一段时间的工具开发，我们遇到了种种问题，在这次会议中，我们按照先后顺序提出这些问题，针对每个问题都展开了讨论，并制定了解决方法，这些问题主要分为以下几类：运行过程中的错误、数据采集与处理、开源工具diagnose-tools的内部逻辑。通过这次会议，我们解决了很多问题，极大地提高了开发效率。
下一步计划：针对会上提到的解决方法，各自进行问题的解决，如仍遇到问题再及时讨论。
会议目的：部署区赛最后的任务
会议内容：尽管我们的工具在整体上已经基本完成，但每个人的工作部分尚未整合，因此工具的完成情况有些零散，并且我们不确定是否还有未考虑到的方面。经过讨论，我们将工作大致划分为三个部分：区域赛技术报告的撰写、工具的整合以及工具的压力测试。我们计划同时进行这三个部分，并由每个人负责其中一部分的工作。
下一步计划：张子恒主要负责区域赛技术报告的撰写、南帅波主要负责工具的整合、刘冰继续负责压测部分，后期根据完成情况，再相互配合。
会议目的：总结区域赛经验，进行反思和改进
会议内容：经过紧张而充实的区域赛准备阶段，小组成员按部就班，完成自己的任务分工，此次会议中进行了经验总结和反思。张子恒分享了项目规划和报告撰写过程中的心得，南帅波讨论了工具整合过程中遇到的挑战和解决方案，刘冰分享了压力测试中的发现和工具复现过程中总结的经验。
下一步计划：根据区域赛的总结和我们的反思，我们将进一步改进和优化工具，并计划推广工具到安卓平台，确保在未来的比赛中表现更加出色。
会议目的：讨论下一阶段的计划
会议内容：根据小组成员的分工，在区赛时我们完成了大部分工具的复现和测试，并基于已有功能完成了扩展和整合，但是为了充分推广工具并发挥工具的价值，我们决定移植工具到安卓平台。通过讨论，我们认为有必要对内核模块和eBPF技术在高负载情况下对系统性能的影响进行对比。
下一步计划：刘冰继续完成剩余工具的复现，张子恒负责安卓移植的工作，南帅波负责去完成工具性能的对比。
会议目的：阶段问题总结和讨论
会议内容：按照上一次会议中的分工计划，我们主要讨论了在此次开发过程中遇到的问题，在工具的安卓移植方面，安卓开源代码编译出来的符号表可能和手机上的符号表不太一致，导致模块无法插入，所以打算让中兴提供一个手机上的符号表。在工具对比方面，初步完成了不同技术性能上的对比，但由于内核模块和eBPF技术具体实现的功能有所差异，导致两者之间的性能差距较大。
下一步计划：张子恒继续负责安卓移植部分中内核模块的插入，南帅波和刘冰负责完善内核模块和eBPF的提取堆栈信息的代码实现，并进行性能对比。
会议目的：明确决赛任务分工
会议内容：本次会议我们讨论的在决赛阶段的任务分工，基于之前的工作，我们已经完成了工具的复现工作，并认为刘冰在复现过程中的调试方法很有价值，在决赛技术报告中决定以文档的方式呈现出来，接下来继续完成剩余工具的评测部分，按照现阶段工作进展，我们已经完成了安卓移植部分的内核模块的编译，并可以成功进行插入。
下一步计划：张子恒负责撰写安卓移植文档、南帅波主要负责对剩余工具和扩展工具的压测、刘冰负责将复现过程中使用的调试环境和技术创新点整理成文档。
会议目的：决赛答辩准备
会议内容：我们进入了决赛前的最后准备阶段，本次会议我们讨论了各自工作的完成情况，并对各自完成的工作进行汇总，接下来完成决赛答辩文件的准备，包括答辩ppt，决赛技术报告的制作和决赛演示视频的录制，并计划在陈老师的安排下完成一次决赛前的预答辩。
下一步计划：小组成员按照计划分工，完善决赛技术报告，并完成大赛自己工作的那部分ppt制作，完成之后开始整合ppt，并完成预答辩，最后准备决赛答辩。