jsprobes cross-platform browser instrumentation using - PowerPoint PPT Presentation

jsprobes ¡ ¡ cross-platform browser instrumentation using JavaScript Brian Burg (@brrian / burg@cs.uw.edu)

Background: ¡ ¡ browser ¡research ¡template ¡ 1 ¡ 2 ¡ 3 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Become ¡puzzled ¡ Get ¡real ¡data ¡ Write ¡paper ¡ by ¡a ¡ques:on ¡ and ¡analyze ¡ with ¡answers ¡ images ¡from ¡www.phdcomics.com ¡

Right ¡now, ¡this ¡is ¡the ¡hard ¡part ¡ 1 ¡ 2 ¡ 3 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Become ¡puzzled ¡ Get ¡real ¡data ¡ Write ¡paper ¡ by ¡a ¡ques:on ¡ and ¡analyze ¡ with ¡answers ¡ images ¡from ¡www.phdcomics.com ¡

Browser ¡instrumenta:on ¡wishlist ¡ • Cross-­‑plaForm/architecture ¡ • Low/no ¡performance ¡overhead ¡ • Shareable/distributable ¡ • Run:me ¡flexibility ¡ • Familiar ¡programming ¡model ¡ • Cross-­‑language/cross-­‑component ¡

Exis:ng ¡approaches: ¡ browser ¡addons/extensions ¡ Advantages ¡ Disadvantages ¡ • Somewhat ¡familiar ¡ • Can’t ¡access ¡all ¡parts ¡ programming ¡model ¡ of ¡the ¡stack ¡ • Easy ¡to ¡distribute ¡ • Bad ¡for ¡cri:cal ¡path ¡ instrumenta:on ¡ • Cross-­‑plaForm ¡ • Flexibility ¡at ¡run:me ¡ Image: ¡Mozilla ¡Test ¡Pilot ¡(www.mozillalabs.com/testpilot/) ¡

Exis:ng ¡approaches: ¡ plaForm ¡instrumenta:on ¡ Advantages ¡ Disadvantages ¡ • Extremely ¡low/no ¡ • Needs ¡escalated ¡(root) ¡ performance ¡overhead ¡ privileges/kernel ¡mod ¡ • Can ¡instrument ¡any ¡ • PlaForm-­‑specific ¡ browser ¡component ¡ • Limited ¡programming ¡ • Run:me ¡flexibility ¡ language/model ¡ • Cannot ¡distribute ¡ Images: ¡dtrace.org, ¡en.wikipedia.org/wiki/SystemTap ¡

Exis:ng ¡approaches: ¡ modifying ¡browser ¡source ¡ Advantages ¡ Disadvantages ¡ • Can ¡do ¡anything! ¡ • Difficult ¡to ¡understand ¡ and ¡modify ¡ • (possible) ¡low ¡ • Easy ¡to ¡cause ¡crashes ¡ performance ¡impact ¡ • Hard ¡to ¡distribute/ share/reuse ¡ • Very ¡fragile ¡vs. ¡ upstream ¡changes ¡

jsprobes : ¡an ¡experiment ¡ • A ¡browser ¡instrumenta:on ¡framework… ¡ ¡ – With ¡instrumenta:on ¡wri_en ¡in ¡JavaScript ¡ – Accessible ¡via ¡XPCOM ¡to ¡addons ¡ – Available ¡on ¡all ¡plaForms/architectures ¡ – Which ¡encourages ¡experimenta:on ¡ – That ¡can ¡gather ¡many ¡kinds ¡of ¡data ¡ – Fast ¡enough ¡to ¡gather ¡low-­‑level ¡data ¡

jsprobes ¡terminology ¡ probe ¡point ¡ probe ¡handler ¡ probe ¡values ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Source ¡loca:on ¡ What ¡to ¡do ¡at ¡ Data ¡to ¡record ¡ to ¡instrument ¡ probe ¡point ¡ at ¡probe ¡point ¡ images ¡from ¡www.phdcomics.com ¡

jsprobes ¡use ¡case ¡ 1. ¡Find ¡an ¡interes:ng ¡probe ¡point ¡ probes.GC_DID_START probes.GC_DID_START 2. ¡Decide ¡which ¡probe ¡values ¡to ¡use ¡ env.currentTimeMS env.currentTimeMS, , runtime.heapSize runtime.heapSize 3. ¡Write ¡a ¡probe ¡handler ¡for ¡that ¡point ¡ ¡ pendingGC pendingGC = [ = [env.currentTimeMS env.currentTimeMS, 0, , 0, runtime.heapSize runtime.heapSize, 0]; , 0];

jsprobes ¡use ¡case ¡(2) ¡ 4. ¡Write ¡a ¡matching ¡handler ¡to ¡ GC_WILL_END GC_WILL_END: pendingGC pendingGC[1] = [1] = env.currentTimeMS env.currentTimeMS; ; pendingGC pendingGC[3] = [3] = runtime.heapSize runtime.heapSize; ; data.push data.push(pendingGC pendingGC); ); ¡ 5. ¡Register ¡handlers ¡with ¡the ¡probes ¡service. ¡ 6. ¡Periodically ¡fetch ¡data ¡and ¡do ¡something, ¡ such ¡as ¡aggregate, ¡graph, ¡or ¡report ¡it.

Demo! ¡ (source ¡available ¡at ¡h_ps://bitbucket.org/burg/aboutgc) ¡ ¡

jsprobes ¡architecture ¡ Handler ¡registry ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Main ¡browser ¡ ¡ Probe ¡handler ¡ thread ¡+ ¡heap ¡ thread ¡+ ¡heap ¡

jsprobes ¡architecture ¡ Handler ¡registry ¡ ¡ probe handler code ¡ probe handler code ¡ ¡ probe handler code Register ¡probe ¡ handler ¡with ¡service ¡ Main ¡browser ¡ ¡ Probe ¡handler ¡ thread ¡+ ¡heap ¡ thread ¡+ ¡heap ¡

jsprobes ¡architecture ¡ Probe ¡point ¡reached. ¡ Handler ¡registry ¡ 1 ¡ ¡ probe handler code ¡ probe handler code ¡ ¡ probe handler code Register ¡probe ¡ handler ¡with ¡service ¡ Main ¡browser ¡ ¡ Probe ¡handler ¡ thread ¡+ ¡heap ¡ thread ¡+ ¡heap ¡

jsprobes ¡architecture ¡ Probe ¡point ¡reached. ¡ Data ¡gathered, ¡ serialized, ¡ and ¡enqueued ¡ Handler ¡registry ¡ ¡ probe handler code ¡ probe handler code ¡ ¡ probe handler code Register ¡probe ¡ handler ¡with ¡service ¡ Main ¡browser ¡ ¡ Probe ¡handler ¡ thread ¡+ ¡heap ¡ thread ¡+ ¡heap ¡

jsprobes ¡architecture ¡ Data ¡gathered, ¡ asynchronously ¡ serialized, ¡ deserialize ¡data ¡ and ¡enqueued ¡ and ¡run ¡handlers ¡ Handler ¡registry ¡ ¡ probe handler code ¡ probe handler code ¡ ¡ probe handler code Register ¡probe ¡ handler ¡with ¡service ¡ Main ¡browser ¡ ¡ Probe ¡handler ¡ thread ¡+ ¡heap ¡ thread ¡+ ¡heap ¡

jsprobes ¡architecture ¡ Data ¡gathered, ¡ asynchronously ¡ serialized, ¡ deserialize ¡data ¡ and ¡enqueued ¡ and ¡run ¡handlers ¡ Handler ¡registry ¡ ¡ probe handler code ¡ probe handler code ¡ ¡ probe handler code Register ¡probe ¡ handler ¡with ¡service ¡ Main ¡browser ¡ ¡ Probe ¡handler ¡ thread ¡+ ¡heap ¡ thread ¡+ ¡heap ¡ Post ¡async ¡messages ¡ back ¡to ¡main ¡thread ¡

jsprobes ¡architecture ¡ Data ¡gathered, ¡ asynchronously ¡ serialized, ¡ deserialize ¡data ¡ and ¡enqueued ¡ and ¡run ¡handlers ¡ Handler ¡registry ¡ ¡ probe handler code ¡ probe handler code ¡ ¡ probe handler code Register ¡probe ¡ handler ¡with ¡service ¡ Dispatch ¡message ¡to ¡callbacks ¡ Probe ¡handler ¡ thread ¡+ ¡heap ¡ Main ¡browser ¡ ¡ Post ¡async ¡messages ¡ thread ¡+ ¡heap ¡ back ¡to ¡main ¡thread ¡

Architecture ¡implica:ons ¡ • Probe ¡points ¡can ¡fire ¡at ¡:mes ¡unsafe ¡for ¡JS ¡ • Probe ¡handlers ¡have ¡read-­‑only ¡access* ¡ • Handler ¡must ¡specify ¡what ¡data ¡to ¡collect ¡ • Probe ¡data ¡must ¡be ¡representable ¡in ¡JS ¡ • Probe ¡data ¡must ¡be ¡be ¡serializable** ¡ * ¡Side-­‑effects ¡would ¡complicate ¡ ** ¡Probe ¡data ¡is ¡marshalled ¡using ¡ reasoning ¡when ¡mul:ple ¡ the ¡HTML ¡5 ¡structured ¡cloning ¡ handlers ¡are ¡registered ¡for ¡the ¡ algorithm. ¡This ¡can ¡be ¡extended ¡ ¡ same ¡probe ¡point ¡ to ¡support ¡new ¡data ¡types. ¡

jsprobes: ¡current ¡status ¡ • Cross-­‑plaForm/architecture ¡ • Low/no ¡performance ¡overhead ¡ (TODO) ¡ • Shareable/distributable ¡ (TODO) ¡ • Run:me ¡flexibility ¡ • Familiar ¡programming ¡model ¡ • Cross-­‑language/cross-­‑component ¡ Current ¡implementa:on ¡available ¡at ¡h_ps://bitbucket.org/burg/jsprobes-­‑patches ¡ ¡

Let’s ¡fill ¡in ¡the ¡research ¡template… ¡ 1 ¡ 2 ¡ 3 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 3 ¡ ¡ ¡ Use ¡jsprobes ¡to ¡ ¡ ¡ ¡ Implement ¡beLer ¡ ¡ “Do ¡websites ¡have ¡a ¡ make ¡an ¡addon ¡ ¡ ¡ ¡ heap ¡size ¡heurisMcs ¡ typical ¡heap ¡size?” ¡ that ¡measures ¡ ¡ based ¡on ¡real ¡data ¡ ¡ ¡ per-­‑site ¡heap ¡size ¡ images ¡from ¡www.phdcomics.com ¡

Future ¡work ¡ • More ¡sophis:cated ¡implementa:on ¡ – No ¡“probe ¡effect” ¡when ¡probes ¡inac:ve ¡ – Low ¡performance ¡impact ¡when ¡ac:ve ¡ • Add ¡probe ¡points ¡to ¡more ¡components ¡ • Expose ¡more ¡types ¡of ¡data ¡to ¡probe ¡handlers ¡ ¡Brian ¡Burg ¡– ¡University ¡of ¡Washington ¡ ¡burg@cs.uw.edu ¡ ¡www.brrian.net ¡ ¡ www.twi_er.com/brrian ¡ ¡ ¡h_ps://bitbucket.org/burg/ ¡ h_p://brrian.tumblr.com ¡ ¡