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[apitrace] / README.markdown
1 About **apitrace**
2 ==================
3
4 **apitrace** consists of a set of tools to:
5
6 * trace OpenGL, OpenGL ES, Direct3D, and DirectDraw APIs calls to a file;
7
8 * retrace OpenGL and OpenGL ES calls from a file;
9
10 * inspect OpenGL state at any call while retracing;
11
12 * visualize and edit trace files.
13
14 See the [apitrace homepage](http://apitrace.github.com/) for more details.
15
16
17 Obtaining **apitrace**
18 ======================
19
20 To obtain apitrace either [download the latest
21 binaries](http://apitrace.github.com/#download) for your platform if
22 available, or follow the instructions in INSTALL.markdown to build it yourself.
23 On 64bits Linux and Windows platforms you'll need apitrace binaries that match
24 the architecture (32bits or 64bits) of the application being traced.
25
26
27 Basic usage
28 ===========
29
30 Run the application you want to trace as
31
32     apitrace trace --api API /path/to/application [args...]
33
34 and it will generate a trace named `application.trace` in the current
35 directory.  You can specify the written trace filename by passing the
36 `--output` command line option.
37
38 Problems while tracing (e.g, if the application uses calls/parameters
39 unsupported by apitrace) will be reported via stderr output on Unices.  On
40 Windows you'll need to run
41 [DebugView](http://technet.microsoft.com/en-us/sysinternals/bb896647) to view
42 these messages.
43
44 Follow the "Tracing manually" instructions below if you cannot obtain a trace.
45
46 View the trace with
47
48     apitrace dump application.trace
49
50 Replay an OpenGL trace with
51
52     apitrace retrace application.trace
53
54 Pass the `--sb` option to use a single buffered visual.  Pass `--help` to
55 `apitrace retrace` for more options.
56
57
58 Basic GUI usage
59 ===============
60
61 Start the GUI as
62
63     qapitrace application.trace
64
65 You can also tell the GUI to go directly to a specific call
66
67     qapitrace application.trace 12345
68
69
70 Advanced command line usage
71 ===========================
72
73
74 Call sets
75 ---------
76
77 Several tools take `CALLSET` arguments, e.g:
78
79     apitrace dump --calls=CALLSET foo.trace
80     apitrace dump-images --calls=CALLSET foo.trace
81
82 The call syntax is very flexible. Here are a few examples:
83
84  * `4`             one call
85
86  * `0,2,4,5`       set of calls
87
88  * `"0 2 4 5"`     set of calls (commas are optional and can be replaced with whitespace)
89
90  * `0-100/2`       calls 1, 3, 5, ...,  99
91
92  * `0-1000/draw`   all draw calls between 0 and 1000
93
94  * `0-1000/fbo`    all fbo changes between calls 0 and 1000
95
96  * `frame`         all calls at end of frames
97
98  * `@foo.txt`      read call numbers from `foo.txt`, using the same syntax as above
99
100
101
102 Tracing manually
103 ----------------
104
105 ### Linux ###
106
107 On 64 bits systems, you'll need to determine ether the application is 64 bits
108 or 32 bits.  This can be done by doing
109
110     file /path/to/application
111
112 But beware of wrapper shell scripts -- what matters is the architecture of the
113 main process.
114
115 Run the GLX application you want to trace as
116
117     LD_PRELOAD=/path/to/apitrace/wrappers/glxtrace.so /path/to/application
118
119 and it will generate a trace named `application.trace` in the current
120 directory.  You can specify the written trace filename by setting the
121 `TRACE_FILE` environment variable before running.
122
123 For EGL applications you will need to use `egltrace.so` instead of
124 `glxtrace.so`.
125
126 The `LD_PRELOAD` mechanism should work with the majority applications.  There
127 are some applications (e.g., Unigine Heaven, Android GPU emulator, etc.), that
128 have global function pointers with the same name as GL entrypoints, living in a
129 shared object that wasn't linked with `-Bsymbolic` flag, so relocations to
130 those globals function pointers get overwritten with the address to our wrapper
131 library, and the application will segfault when trying to write to them.  For
132 these applications it is possible to trace by using `glxtrace.so` as an
133 ordinary `libGL.so` and injecting it via `LD_LIBRARY_PATH`:
134
135     ln -s glxtrace.so wrappers/libGL.so
136     ln -s glxtrace.so wrappers/libGL.so.1
137     ln -s glxtrace.so wrappers/libGL.so.1.2
138     export LD_LIBRARY_PATH=/path/to/apitrace/wrappers:$LD_LIBRARY_PATH
139     export TRACE_LIBGL=/path/to/real/libGL.so.1
140     /path/to/application
141
142 If you are an application developer, you can avoid this either by linking with
143 `-Bsymbolic` flag, or by using some unique prefix for your function pointers.
144
145 See the `ld.so` man page for more information about `LD_PRELOAD` and
146 `LD_LIBRARY_PATH` environment flags.
147
148 To trace the application inside gdb, invoke gdb as:
149
150     gdb --ex 'set exec-wrapper env LD_PRELOAD=/path/to/glxtrace.so' --args /path/to/application
151
152 ### Android ###
153
154 The following instructions should work at least for Android Ice Scream
155 Sandwitch:
156
157 For standalone applications the instructions above for Linux should
158 work. To trace applications started from within the Android VM process
159 (`app_process` aka zygote) you'll have to wrap this process and enable
160 tracing dynamically for the application to be traced.
161
162 - Wrapping the android main VM process:
163
164   In the Android root /init.rc add the `LD_PRELOAD` setting to zygote's
165   environment in the 'service zygote' section:
166
167         service zygote ...
168            setenv LD_PRELOAD /data/egltrace.so
169            ...
170
171   Note that ICS will overwrite the /init.rc during each boot with the
172   version in the recovery image. So you'll have to change the file in
173   your ICS source tree, rebuild and reflash the device.
174   Rebuilding/reflashing only the recovery image should be sufficient.
175
176 - Copy egltrace.so to /data
177
178   On the host:
179
180         adb push /path/to/apitrace/build/wrappers/egltrace.so /data
181
182 - Adjust file permissions to store the trace file:
183
184   By default egltrace.so will store the trace in
185   `/data/app_process.trace`. For this to work for applications running
186   with a uid other than 0, you have to allow writes to the `/data`
187   directory on the device:
188
189         chmod 0777 /data
190
191 - Enable tracing for a specific process name:
192
193   To trace for example the Settings application:
194
195         setprop debug.apitrace.procname com.android.settings
196
197   In general this name will match what `ps` reports.
198
199 - Start the application:
200
201   If the application was already running, for example due to ICS's way
202   of pre-starting the apps, you might have to kill the application
203   first:
204
205         kill <pid of app>
206
207   Launch the application for example from the application menu.
208
209 ### Mac OS X ###
210
211 Run the application you want to trace as
212
213     DYLD_LIBRARY_PATH=/path/to/apitrace/wrappers /path/to/application
214
215 Note that although Mac OS X has an `LD_PRELOAD` equivalent,
216 `DYLD_INSERT_LIBRARIES`, it is mostly useless because it only works with
217 `DYLD_FORCE_FLAT_NAMESPACE=1` which breaks most applications.  See the `dyld` man
218 page for more details about these environment flags.
219
220 ### Windows ###
221
222 When tracing third-party applications, you can identify the target
223 application's main executable, either by:
224
225 * right clicking on the application's icon in the _Start Menu_, choose
226   _Properties_, and see the _Target_ field;
227
228 * or by starting the application, run Windows Task Manager (taskmgr.exe), right
229   click on the application name in the _Applications_ tab, choose _Go To Process_,
230   note the highlighted _Image Name_, and search it on `C:\Program Files` or
231   `C:\Program Files (x86)`.
232
233 On 64 bits Windows, you'll need to determine ether the application is a 64 bits
234 or 32 bits. 32 bits applications will have a `*32` suffix in the _Image Name_
235 column of the _Processes_ tab of _Windows Task Manager_ window.
236
237 Copy the appropriate `opengl32.dll`, `d3d8.dll`, or `d3d9.dll` from the
238 wrappers directory to the directory with the application you want to trace.
239 Then run the application as usual.
240
241 You can specify the written trace filename by setting the `TRACE_FILE`
242 environment variable before running.
243
244 For D3D10 and higher you really must use `apitrace trace -a DXGI ...`. This is
245 because D3D10-11 API span many DLLs which depend on each other, and once a DLL
246 with a given name is loaded Windows will reuse it for LoadLibrary calls of the
247 same name, causing internal calls to be traced erroneously. `apitrace trace`
248 solves this issue by injecting a DLL `dxgitrace.dll` and patching all modules
249 to hook only the APIs of interest.
250
251
252 Emitting annotations to the trace
253 ---------------------------------
254
255 From OpenGL applications you can embed annotations in the trace file through the
256 [`GL_GREMEDY_string_marker`](http://www.opengl.org/registry/specs/GREMEDY/string_marker.txt)
257 and
258 [`GL_GREMEDY_frame_terminator`](http://www.opengl.org/registry/specs/GREMEDY/frame_terminator.txt)
259 GL extensions.
260
261 **apitrace** will advertise and intercept these GL extensions independently of
262 the GL implementation.  So all you have to do is to use these extensions when
263 available.
264
265 For example, if you use [GLEW](http://glew.sourceforge.net/) to dynamically
266 detect and use GL extensions, you could easily accomplish this by doing:
267
268     void foo() {
269     
270       if (GLEW_GREMEDY_string_marker) {
271         glStringMarkerGREMEDY(0, __FUNCTION__ ": enter");
272       }
273       
274       ...
275       
276       if (GLEW_GREMEDY_string_marker) {
277         glStringMarkerGREMEDY(0, __FUNCTION__ ": leave");
278       }
279       
280     }
281
282 This has the added advantage of working equally well with gDEBugger.
283
284
285 From OpenGL ES applications you can embed annotations in the trace file through the
286 [`GL_EXT_debug_marker`](http://www.khronos.org/registry/gles/extensions/EXT/EXT_debug_marker.txt)
287 extension.
288
289
290 For Direct3D applications you can follow the standard procedure for
291 [adding user defined events to Visual Studio Graphics Debugger / PIX](http://msdn.microsoft.com/en-us/library/vstudio/hh873200.aspx):
292
293 - `D3DPERF_BeginEvent`, `D3DPERF_EndEvent`, and `D3DPERF_SetMarker` for D3D9 applications.
294
295 - `ID3DUserDefinedAnnotation::BeginEvent`,
296   `ID3DUserDefinedAnnotation::EndEvent`, and
297   `ID3DUserDefinedAnnotation::SetMarker` for D3D11.1 applications.
298
299
300 Dump GL state at a particular call
301 ----------------------------------
302
303 You can get a dump of the bound GL state at call 12345 by doing:
304
305     apitrace retrace -D 12345 application.trace > 12345.json
306
307 This is precisely the mechanism the GUI obtains its own state.
308
309 You can compare two state dumps by doing:
310
311     apitrace diff-state 12345.json 67890.json
312
313
314 Comparing two traces side by side
315 ---------------------------------
316
317     apitrace diff trace1.trace trace2.trace
318
319 This works only on Unices, and it will truncate the traces due to performance
320 limitations.
321
322
323 Recording a video with FFmpeg
324 -----------------------------
325
326 You can make a video of the output by doing
327
328     apitrace dump-images -o - application.trace \
329     | ffmpeg -r 30 -f image2pipe -vcodec ppm -i pipe: -vcodec mpeg4 -y output.mp4
330
331
332 Trimming a trace
333 ----------------
334
335 You can make a smaller trace by doing:
336
337     apitrace trim --callset 100-1000 -o trimed.trace applicated.trace
338
339 If you need precise control over which calls to trim you can specify the
340 individual call numbers a plaintext file, as described in the 'Call sets'
341 section above.
342
343
344 Profiling a trace
345 -----------------
346
347 You can perform gpu and cpu profiling with the command line options:
348
349  * `--pgpu` record gpu times for frames and draw calls.
350
351  * `--pcpu` record cpu times for frames and draw calls.
352
353  * `--ppd` record pixels drawn for each draw call.
354
355 The results from this can then be read by hand or analysed with a script.
356
357 `scripts/profileshader.py` will read the profile results and format them into a
358 table which displays profiling results per shader.
359
360 For example, to record all profiling data and utilise the per shader script:
361
362     apitrace retrace --pgpu --pcpu --ppd foo.trace | ./scripts/profileshader.py
363
364
365 Advanced usage for OpenGL implementors
366 ======================================
367
368 There are several advanced usage examples meant for OpenGL implementors.
369
370
371 Regression testing
372 ------------------
373
374 These are the steps to create a regression test-suite around **apitrace**:
375
376 * obtain a trace
377
378 * obtain reference snapshots, by doing on a reference system:
379
380         mkdir /path/to/reference/snapshots/
381         apitrace dump-images -o /path/to/reference/snapshots/ application.trace
382
383 * prune the snapshots which are not interesting
384
385 * to do a regression test, use `apitrace diff-images`:
386
387         apitrace dump-images -o /path/to/test/snapshots/ application.trace
388         apitrace diff-images --output summary.html /path/to/reference/snapshots/ /path/to/test/snapshots/
389
390
391 Automated git-bisection
392 -----------------------
393
394 With tracecheck.py it is possible to automate git bisect and pinpoint the
395 commit responsible for a regression.
396
397 Below is an example of using tracecheck.py to bisect a regression in the
398 Mesa-based Intel 965 driver.  But the procedure could be applied to any GL
399 driver hosted on a git repository.
400
401 First, create a build script, named build-script.sh, containing:
402
403     #!/bin/sh
404     set -e
405     export PATH=/usr/lib/ccache:$PATH
406     export CFLAGS='-g'
407     export CXXFLAGS='-g'
408     ./autogen.sh --disable-egl --disable-gallium --disable-glut --disable-glu --disable-glw --with-dri-drivers=i965
409     make clean
410     make "$@"
411
412 It is important that builds are both robust, and efficient.  Due to broken
413 dependency discovery in Mesa's makefile system, it was necessary invoke `make
414 clean` in every iteration step.  `ccache` should be installed to avoid
415 recompiling unchanged source files.
416
417 Then do:
418
419     cd /path/to/mesa
420     export LIBGL_DEBUG=verbose
421     export LD_LIBRARY_PATH=$PWD/lib
422     export LIBGL_DRIVERS_DIR=$PWD/lib
423     git bisect start \
424         6491e9593d5cbc5644eb02593a2f562447efdcbb 71acbb54f49089b03d3498b6f88c1681d3f649ac \
425         -- src/mesa/drivers/dri/intel src/mesa/drivers/dri/i965/
426     git bisect run /path/to/tracecheck.py \
427         --precision-threshold 8.0 \
428         --build /path/to/build-script.sh \
429         --gl-renderer '.*Mesa.*Intel.*' \
430         --retrace=/path/to/glretrace \
431         -c /path/to/reference/snapshots/ \
432         topogun-1.06-orc-84k.trace
433
434 The trace-check.py script will skip automatically when there are build
435 failures.
436
437 The `--gl-renderer` option will also cause a commit to be skipped if the
438 `GL_RENDERER` is unexpected (e.g., when a software renderer or another GL
439 driver is unintentionally loaded due to missing symbol in the DRI driver, or
440 another runtime fault).
441
442
443 Side by side retracing
444 ----------------------
445
446 In order to determine which draw call a regression first manifests one could
447 generate snapshots for every draw call, using the `-S` option.  That is, however,
448 very inefficient for big traces with many draw calls.
449
450 A faster approach is to run both the bad and a good GL driver side-by-side.
451 The latter can be either a previously known good build of the GL driver, or a
452 reference software renderer.
453
454 This can be achieved with retracediff.py script, which invokes glretrace with
455 different environments, allowing to choose the desired GL driver by
456 manipulating variables such as `LD_LIBRARY_PATH`, `LIBGL_DRIVERS_DIR`, or
457 `TRACE_LIBGL`.
458
459 For example, on Linux:
460
461     ./scripts/retracediff.py \
462         --ref-env LD_LIBRARY_PATH=/path/to/reference/GL/implementation \
463         --retrace /path/to/glretrace \
464         --diff-prefix=/path/to/output/diffs \
465         application.trace
466
467 Or on Windows:
468
469     python scripts\retracediff.py --retrace \path\to\glretrace.exe --ref-env TRACE_LIBGL=\path\to\reference\opengl32.dll application.trace
470
471
472 [![githalytics.com alpha](https://cruel-carlota.pagodabox.com/c1062ad633aa7a458e9d7520021307e4 "githalytics.com")](http://githalytics.com/apitrace/apitrace)