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Theses Year : 2013

Remote Debugging and Reflection in Resource Constrained Devices

Le Débogage à Distance et la Réflexion dans les Dispositifs à Ressources Limitées

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Abstract

Building software for devices that cannot locally support development tools can be challenging. These devices have either limited computing power to run an IDE (e.g., smart-phones), lack appropriate input/output interfaces (display, keyboard, mouse) for programming (e.g., mobile robots) or are simply unreachable for local development (e.g., cloud-servers). In these situations developers need appropriate infrastructure to remotely develop and debug applications. Yet remote debugging solutions can prove awkward to use due to their distributed nature. Empirical studies show us that on average 10.5 minutes per coding hour (over five 40-hour work weeks per year) are spend for re-deploying applications while fixing bugs or improving functionality [ZeroTurnAround 2011]. Moreover current solutions lack facilities that would otherwise be available in a local setting because its difficult to reproduce them remotely (e.g., object-centric debugging [Ressia 2012b]). This fact can impact the amount of experimentation during a remote debugging session - compared to a local setting. In this dissertation in order to overcome these issues we first identify four desirable properties that an ideal solution for remote debugging should exhibit, namely: interactiveness, instrumentation, distribution and security. Interactiveness is the ability of a remote debugging solution to incrementally update all parts of a remote application without losing the running context (i.e., without stopping the application). Instrumentation is the ability of a debugging solution to alter the semantics of a running process in order to assist debugging. Distribution is the ability of a debugging solution to adapt its framework while debugging a remote target. Finally security refers to the availability of prerequisites for authentication and access restriction. Given these properties we propose Mercury, a remote debugging model and architecture for reflective OO languages. Mercury supports interactiveness through a mirror-based remote meta-level that is causally connected to its target, instrumentation through reflective intercession by reifying the underlying execution environment, distribution through an adaptable middleware and security by decomposing and authenticating access to reflective facilities. We validate our proposal through a prototype implementation in the Pharo programming language using a diverse experimental setting of multiple constraint devices. We exemplify remote debugging techniques supported by Mercury's properties, such as remote agile debugging and remote object instrumentation and show how these can solve in practice the problems we have identified.
La construction de logiciels pour des appareils qui ne peuvent pas accueillir localement des outils de développement peut être difficile. Ces appareils soit ont une puissance de calcul trop limitée pour exécuter un IDE (par exemple, smartphones), ou manquent d' interfaces d'entrée / sortie appropriées (écran, clavier , souris) pour la programmation (par exemple, les robots mobiles) ou sont tout simplement inaccessibles pour des développements locaux (par exemple cloud - serveurs). Dans ces situations, les développeurs ont besoin d'une infrastructure appropriée pour développer et déboguer des applications distantes. Des solutions de débogage à distance sont parfois délicates à utiliser en raison de leur nature distribuée. Les études empiriques nous montrent que, en moyenne 10,5 minutes par heure de codage (plus de cinq semaines de travail de 40 heures par an) sont passées pour le re-déploiement d'applications pour corriger les bugs ou améliorer leur fonctionnalité [ZeroTurnAround 2011]. En plus, les solutions courantes manquent des aménagements qui seraient autrement disponibles dans un contexte local, car c'est difficile de les reproduire à distance (par exemple débogage objet-centré [Ressia 2012b]). Cet état influe sur la quantité d' expérimentation au cours d'une session de débogage à distance - par rapport à un contexte local. Dans cette thèse, afin de surmonter ces problèmes, nous identifions d'abord quatre propriétés désirables qu'une solution idéale pour le débogage à distance doit présenter : l'interactivité, l'instrumentation, la distribution et la sécurité. L'interactivité est la capacité d'une solution de débogage à distance de mise à jour incrémentale de toutes les parties d'une application sans perdre le contexte de d'exécution (sans arrêter l'application). L'instrumentation est l'aptitude d'une solution de modifier la sémantique d'un processus en cours en vue d'aider le débogage. La distribution est la capacité d'une solution de débogage à adapter son cadre alors que le débogage d'une cible à distance. Enfin la sécurité fait référence à la disponibilité de conditions préalables pour l'authentification et la restriction d'accès. Compte tenu de ces propriétés, nous proposons Mercury, un modèle de débogage à distance et une architecture pour des langues réflexifs à objets. Mercury ouvre (1) l'interactivité grâce à un méta-niveau à distance miroir basé sur un lien de causalité avec sa cible, (2) l'instrumentation à travers une intercession réflective basée sur la réification de l'environnement d'exécution sous-jacent, (3) la distribution grâce à un middleware adaptable et (4) la sécurité par la décomposition et l'authentification de l'accès aux aspects réflexifs. Nous validons notre proposition à travers un prototype dans le langage de programmation Pharo à l'aide d'un cadre expérimental diversifié de multiples dispositifs contraints. Nous illustrons des techniques de débogage à distance supportées par les propriétés de Mercury, tels que le débogage agile distant et l'instrumentation objet à distance et montrons comment ils peuvent résoudre dans la pratique, les problèmes que nous avons identifiés.
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Dates and versions

tel-00932796 , version 1 (17-01-2014)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00932796 , version 1

Cite

Nikolaos Papoulias. Remote Debugging and Reflection in Resource Constrained Devices. Programming Languages [cs.PL]. Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2013. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00932796⟩
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