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Merge remote-tracking branch 'github/master' into profile-gui
[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
15 Obtaining **apitrace**
16 ======================
17
18 To obtain apitrace either [download the latest
19 binaries](https://github.com/apitrace/apitrace/downloads) for your platform if
20 available, or follow the instructions in INSTALL.markdown to build it yourself.
21 On 64bits Linux and Windows platforms you'll need apitrace binaries that match
22 the architecture (32bits or 64bits) of the application being traced.
23
24
25 Basic usage
26 ===========
27
28 Run the application you want to trace as
29
30     apitrace trace --api API /path/to/application [args...]
31
32 and it will generate a trace named `application.trace` in the current
33 directory.  You can specify the written trace filename by passing the
34 `--output` command line option.
35
36 Problems while tracing (e.g, if the application uses calls/parameters
37 unsupported by apitrace) will be reported via stderr output on Unices.  On
38 Windows you'll need to run
39 [DebugView](http://technet.microsoft.com/en-us/sysinternals/bb896647) to view
40 these messages.
41
42 Follow the "Tracing manually" instructions below if you cannot obtain a trace.
43
44 View the trace with
45
46     apitrace dump application.trace
47
48 Replay an OpenGL trace with
49
50     glretrace application.trace
51
52 Pass the `-sb` option to use a single buffered visual.  Pass `--help` to
53 glretrace for more options.
54
55
56 Basic GUI usage
57 ===============
58
59 Start the GUI as
60
61     qapitrace application.trace
62
63 You can also tell the GUI to go directly to a specific call
64
65     qapitrace application.trace 12345
66
67
68 Advanced command line usage
69 ===========================
70
71
72 Call sets
73 ---------
74
75 Several tools take `CALLSET` arguments, e.g:
76
77     apitrace dump --calls CALLSET foo.trace
78     glretrace -S CALLSET foo.trace
79
80 The call syntax is very flexible. Here are a few examples:
81
82  * `4`             one call
83
84  * `1,2,4,5`       set of calls
85
86  * `"1 2 4 5"`     set of calls (commas are optional and can be replaced with whitespace)
87
88  * `1-100/2`       calls 1, 3, 5, ...,  99
89
90  * `1-1000/draw`   all draw calls between 1 and 1000
91
92  * `1-1000/fbo`    all fbo changes between calls 1 and 1000
93
94  * `frame`         all calls at end of frames
95
96  * `@foo.txt`      read call numbers from `foo.txt`, using the same syntax as above
97
98
99
100 Tracing manually
101 ----------------
102
103 ### Linux ###
104
105 On 64 bits systems, you'll need to determine ether the application is 64 bits
106 or 32 bits.  This can be done by doing
107
108     file /path/to/application
109
110 But beware of wrapper shell scripts -- what matters is the architecture of the
111 main process.
112
113 Run the application you want to trace as
114
115      LD_PRELOAD=/path/to/apitrace/wrappers/glxtrace.so /path/to/application
116
117 and it will generate a trace named `application.trace` in the current
118 directory.  You can specify the written trace filename by setting the
119 `TRACE_FILE` environment variable before running.
120
121 The `LD_PRELOAD` mechanism should work with most applications.  There are some
122 applications, e.g., Unigine Heaven, which global function pointers with the
123 same name as GL entrypoints, living in a shared object that wasn't linked with
124 `-Bsymbolic` flag, so relocations to those globals function pointers get
125 overwritten with the address to our wrapper library, and the application will
126 segfault when trying to write to them.  For these applications it is possible
127 to trace by using `glxtrace.so` as an ordinary `libGL.so` and injecting into
128 `LD_LIBRARY_PATH`:
129
130     ln -s glxtrace.so wrappers/libGL.so
131     ln -s glxtrace.so wrappers/libGL.so.1
132     ln -s glxtrace.so wrappers/libGL.so.1.2
133     export LD_LIBRARY_PATH=/path/to/apitrace/wrappers:$LD_LIBRARY_PATH
134     export TRACE_LIBGL=/path/to/real/libGL.so.1
135     /path/to/application
136
137 See the `ld.so` man page for more information about `LD_PRELOAD` and
138 `LD_LIBRARY_PATH` environment flags.
139
140 To trace the application inside gdb, invoke gdb as:
141
142     gdb --ex 'set exec-wrapper env LD_PRELOAD=/path/to/glxtrace.so' --args /path/to/application
143
144 ### Android ###
145
146 The following instructions should work at least for Android Ice Scream
147 Sandwitch:
148
149 For standalone applications the instructions above for Linux should
150 work. To trace applications started from within the Android VM process
151 (app_process aka zygote) you'll have to wrap this process and enable
152 tracing dynamically for the application to be traced.
153
154 - Wrapping the android main VM process:
155
156   In the Android root /init.rc add the LD_PRELOAD setting to zygote's
157   environment in the 'service zygote' section:
158
159   """
160   service zygote ...
161      setenv LD_PRELOAD /data/egltrace.so
162      ...
163   """
164
165   Note that ICS will overwrite the /init.rc during each boot with the
166   version in the recovery image. So you'll have to change the file in
167   your ICS source tree, rebuild and reflash the device.
168   Rebuilding/reflashing only the recovery image should be sufficient.
169
170
171 - Copy egltrace.so to /data
172
173   On the host:
174   $ adb push /path/to/apitrace/build/wrappers/egltrace.so /data
175
176
177 - Adjust file permissions to store the trace file:
178
179   By default egltrace.so will store the trace in
180   /data/app_process.trace. For this to work for applications running
181   with a uid other than 0, you have to allow writes to the /data
182   directory on the device:
183
184   # chmod 0777 /data
185
186
187 - Enable tracing for a specific process name:
188
189   To trace for example the Settings application:
190   # setprop debug.apitrace.procname com.android.settings
191
192   In general this name will match what 'ps' reports.
193
194
195 - Start the application:
196
197   If the application was already running, for example due to ICS's way
198   of pre-starting the apps, you might have to kill the application
199   first:
200
201   # kill <pid of app>
202
203   Launch the application for example from the application menu.
204
205 ### Mac OS X ###
206
207 Run the application you want to trace as
208
209     DYLD_LIBRARY_PATH=/path/to/apitrace/wrappers /path/to/application
210
211 Note that although Mac OS X has an `LD_PRELOAD` equivalent,
212 `DYLD_INSERT_LIBRARIES`, it is mostly useless because it only works with
213 `DYLD_FORCE_FLAT_NAMESPACE=1` which breaks most applications.  See the `dyld` man
214 page for more details about these environment flags.
215
216 ### Windows ###
217
218 When tracing third-party applications, you can identify the target
219 application's main executable, either by:
220
221 * right clicking on the application's icon in the _Start Menu_, choose
222   _Properties_, and see the _Target_ field;
223
224 * or by starting the application, run Windows Task Manager (taskmgr.exe), right
225   click on the application name in the _Applications_ tab, choose _Go To Process_,
226   note the highlighted _Image Name_, and search it on `C:\Program Files` or
227   `C:\Program Files (x86)`.
228
229 On 64 bits Windows, you'll need to determine ether the application is a 64 bits
230 or 32 bits. 32 bits applications will have a `*32` suffix in the _Image Name_
231 column of the _Processes_ tab of _Windows Task Manager_ window.
232
233 Copy the appropriate `opengl32.dll`, `d3d8.dll`, or `d3d9.dll` from the
234 wrappers directory to the directory with the application you want to trace.
235 Then run the application as usual.
236
237 You can specify the written trace filename by setting the `TRACE_FILE`
238 environment variable before running.
239
240
241 Emitting annotations to the trace
242 ---------------------------------
243
244 From OpenGL applications you can embed annotations in the trace file through the
245 [`GL_GREMEDY_string_marker`](http://www.opengl.org/registry/specs/GREMEDY/string_marker.txt)
246 and
247 [`GL_GREMEDY_frame_terminator`](http://www.opengl.org/registry/specs/GREMEDY/frame_terminator.txt)
248 GL extensions.
249
250 **apitrace** will advertise and intercept these GL extensions independently of
251 the GL implementation.  So all you have to do is to use these extensions when
252 available.
253
254 For example, if you use [GLEW](http://glew.sourceforge.net/) to dynamically
255 detect and use GL extensions, you could easily accomplish this by doing:
256
257     void foo() {
258     
259       if (GLEW_GREMEDY_string_marker) {
260         glStringMarkerGREMEDY(0, __FUNCTION__ ": enter");
261       }
262       
263       ...
264       
265       if (GLEW_GREMEDY_string_marker) {
266         glStringMarkerGREMEDY(0, __FUNCTION__ ": leave");
267       }
268       
269     }
270
271 This has the added advantage of working equally well with gDEBugger.
272
273
274 From OpenGL ES applications you can embed annotations in the trace file through the
275 [`GL_EXT_debug_marker`](http://www.khronos.org/registry/gles/extensions/EXT/EXT_debug_marker.txt)
276 extension.
277
278
279 For Direct3D applications you can follow the same procedure used for 
280 [instrumenting an application for PIX](http://technet.microsoft.com/en-us/query/ee417250)
281
282
283 Dump GL state at a particular call
284 ----------------------------------
285
286 You can get a dump of the bound GL state at call 12345 by doing:
287
288     glretrace -D 12345 application.trace > 12345.json
289
290 This is precisely the mechanism the GUI obtains its own state.
291
292 You can compare two state dumps by doing:
293
294     apitrace diff-state 12345.json 67890.json
295
296
297 Comparing two traces side by side
298 ---------------------------------
299
300     apitrace diff trace1.trace trace2.trace
301
302 This works only on Unices, and it will truncate the traces due to performance
303 limitations.
304
305
306 Recording a video with FFmpeg
307 -----------------------------
308
309 You can make a video of the output by doing
310
311     glretrace -s - application.trace \
312     | ffmpeg -r 30 -f image2pipe -vcodec ppm -i pipe: -vcodec mpeg4 -y output.mp4
313
314
315 Trimming a trace
316 ----------------
317
318 You can make a smaller trace by doing:
319
320     apitrace trim --callset 100-1000 -o trimed.trace applicated.trace
321
322 If you need precise control over which calls to trim you can specify the
323 individual call numbers a plaintext file, as described in the 'Call sets'
324 section above.
325
326
327 Profiling a trace
328 -----------------
329
330 You can perform gpu and cpu profiling with the command line options:
331
332  * `-pgpu` record gpu times for frames and draw calls.
333
334  * `-pcpu` record cpu times for frames and draw calls.
335
336  * `-ppd` record pixels drawn for each draw call.
337
338 The results from this can then be read by hand or analysed with a script.
339
340 `scripts/profileshader.py` will read the profile results and format them into a
341 table which displays profiling results per shader.
342
343 For example, to record all profiling data and utilise the per shader script:
344
345     ./glretrace -pgpu -pcpu -ppd foo.trace | ./scripts/profileshader.py
346
347
348 Advanced usage for OpenGL implementors
349 ======================================
350
351 There are several advanced usage examples meant for OpenGL implementors.
352
353
354 Regression testing
355 ------------------
356
357 These are the steps to create a regression test-suite around **apitrace**:
358
359 * obtain a trace
360
361 * obtain reference snapshots, by doing on a reference system:
362
363         mkdir /path/to/reference/snapshots/
364         glretrace -s /path/to/reference/snapshots/ application.trace
365
366 * prune the snapshots which are not interesting
367
368 * to do a regression test, do:
369
370         glretrace -c /path/to/reference/snapshots/ application.trace
371
372   Alternatively, for a HTML summary, use `apitrace diff-images`:
373
374         glretrace -s /path/to/test/snapshots/ application.trace
375         apitrace diff-images --output summary.html /path/to/reference/snapshots/ /path/to/test/snapshots/
376
377
378 Automated git-bisection
379 -----------------------
380
381 With tracecheck.py it is possible to automate git bisect and pinpoint the
382 commit responsible for a regression.
383
384 Below is an example of using tracecheck.py to bisect a regression in the
385 Mesa-based Intel 965 driver.  But the procedure could be applied to any GL
386 driver hosted on a git repository.
387
388 First, create a build script, named build-script.sh, containing:
389
390     #!/bin/sh
391     set -e
392     export PATH=/usr/lib/ccache:$PATH
393     export CFLAGS='-g'
394     export CXXFLAGS='-g'
395     ./autogen.sh --disable-egl --disable-gallium --disable-glut --disable-glu --disable-glw --with-dri-drivers=i965
396     make clean
397     make "$@"
398
399 It is important that builds are both robust, and efficient.  Due to broken
400 dependency discovery in Mesa's makefile system, it was necessary invoke `make
401 clean` in every iteration step.  `ccache` should be installed to avoid
402 recompiling unchanged source files.
403
404 Then do:
405
406     cd /path/to/mesa
407     export LIBGL_DEBUG=verbose
408     export LD_LIBRARY_PATH=$PWD/lib
409     export LIBGL_DRIVERS_DIR=$PWD/lib
410     git bisect start \
411         6491e9593d5cbc5644eb02593a2f562447efdcbb 71acbb54f49089b03d3498b6f88c1681d3f649ac \
412         -- src/mesa/drivers/dri/intel src/mesa/drivers/dri/i965/
413     git bisect run /path/to/tracecheck.py \
414         --precision-threshold 8.0 \
415         --build /path/to/build-script.sh \
416         --gl-renderer '.*Mesa.*Intel.*' \
417         --retrace=/path/to/glretrace \
418         -c /path/to/reference/snapshots/ \
419         topogun-1.06-orc-84k.trace
420
421 The trace-check.py script will skip automatically when there are build
422 failures.
423
424 The `--gl-renderer` option will also cause a commit to be skipped if the
425 `GL_RENDERER` is unexpected (e.g., when a software renderer or another GL
426 driver is unintentionally loaded due to missing symbol in the DRI driver, or
427 another runtime fault).
428
429
430 Side by side retracing
431 ----------------------
432
433 In order to determine which draw call a regression first manifests one could
434 generate snapshots for every draw call, using the `-S` option.  That is, however,
435 very inefficient for big traces with many draw calls.
436
437 A faster approach is to run both the bad and a good GL driver side-by-side.
438 The latter can be either a previously known good build of the GL driver, or a
439 reference software renderer.
440
441 This can be achieved with retracediff.py script, which invokes glretrace with
442 different environments, allowing to choose the desired GL driver by
443 manipulating variables such as `LD_LIBRARY_PATH`, `LIBGL_DRIVERS_DIR`, or
444 `TRACE_LIBGL`.
445
446 For example, on Linux:
447
448     ./scripts/retracediff.py \
449         --ref-env LD_LIBRARY_PATH=/path/to/reference/GL/implementation \
450         --retrace /path/to/glretrace \
451         --diff-prefix=/path/to/output/diffs \
452         application.trace
453
454 Or on Windows:
455
456     python scripts\retracediff.py --retrace \path\to\glretrace.exe --ref-env TRACE_LIBGL=\path\to\reference\opengl32.dll application.trace
457
458
459 Links
460 =====
461
462 About **apitrace**:
463
464 * [Official mailing list](http://lists.freedesktop.org/mailman/listinfo/apitrace)
465
466 * [Zack Rusin's blog introducing the GUI](http://zrusin.blogspot.com/2011/04/apitrace.html)
467
468 * [Jose's Fonseca blog introducing the tool](http://jrfonseca.blogspot.com/2008/07/tracing-d3d-applications.html)
469
470
471 Direct3D
472 --------
473
474 Open-source:
475
476 * [Proxy DLL](http://www.mikoweb.eu/index.php?node=21)
477
478   * [Intercept Calls to DirectX with a Proxy DLL](http://www.codeguru.com/cpp/g-m/directx/directx8/article.php/c11453/)
479
480 * [Direct3D 9 API Interceptor](http://graphics.stanford.edu/~mdfisher/D3D9Interceptor.html)
481
482 Closed-source:
483
484 * [Microsoft PIX](http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ee417062.aspx)
485
486   * [D3DSpy](http://doc.51windows.net/Directx9_SDK/?url=/directx9_sdk/graphics/programmingguide/TutorialsAndSamplesAndToolsAndTips/Tools/D3DSpy.htm): the predecessor of PIX
487
488 * [NVIDIA PerfKit](http://developer.nvidia.com/nvidia-perfkit)
489
490 * [AMD GPU PerfStudio](http://developer.amd.com/gpu/PerfStudio/pages/APITraceWindow.aspx)
491
492 * [Intel Graphics Performance Analyzers](http://www.intel.com/software/gpa/)
493
494
495 OpenGL
496 ------
497
498 Open-source:
499
500 * [BuGLe](http://www.opengl.org/sdk/tools/BuGLe/)
501
502 * [GLIntercept](http://code.google.com/p/glintercept/)
503
504 * [tracy](https://gitorious.org/tracy): OpenGL ES and OpenVG trace, retrace, and state inspection
505
506 * [WebGL-Inspector](http://benvanik.github.com/WebGL-Inspector/)
507
508 Closed-source:
509
510 * [gDEBugger](http://www.gremedy.com/products.php) and [AMD gDEBugger](http://developer.amd.com/tools/gDEBugger/Pages/default.aspx)
511
512 * [glslDevil](http://cumbia.informatik.uni-stuttgart.de/glsldevil/index.html)
513
514 * [AMD GPU PerfStudio](http://developer.amd.com/gpu/PerfStudio/pages/APITraceWindow.aspx)
515