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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, D3D9, D3D8, D3D7, and DDRAW 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 ### Mac OS X ###
145
146 Run the application you want to trace as
147
148     DYLD_LIBRARY_PATH=/path/to/apitrace/wrappers /path/to/application
149
150 Note that although Mac OS X has an `LD_PRELOAD` equivalent,
151 `DYLD_INSERT_LIBRARIES`, it is mostly useless because it only works with
152 `DYLD_FORCE_FLAT_NAMESPACE=1` which breaks most applications.  See the `dyld` man
153 page for more details about these environment flags.
154
155 ### Windows ###
156
157 When tracing third-party applications, you can identify the target
158 application's main executable, either by:
159
160 * right clicking on the application's icon in the _Start Menu_, choose
161   _Properties_, and see the _Target_ field;
162
163 * or by starting the application, run Windows Task Manager (taskmgr.exe), right
164   click on the application name in the _Applications_ tab, choose _Go To Process_,
165   note the highlighted _Image Name_, and search it on `C:\Program Files` or
166   `C:\Program Files (x86)`.
167
168 On 64 bits Windows, you'll need to determine ether the application is a 64 bits
169 or 32 bits. 32 bits applications will have a `*32` suffix in the _Image Name_
170 column of the _Processes_ tab of _Windows Task Manager_ window.
171
172 Copy the appropriate `opengl32.dll`, `d3d8.dll`, or `d3d9.dll` from the
173 wrappers directory to the directory with the application you want to trace.
174 Then run the application as usual.
175
176 You can specify the written trace filename by setting the `TRACE_FILE`
177 environment variable before running.
178
179
180 Emitting annotations to the trace
181 ---------------------------------
182
183 From OpenGL applications you can embed annotations in the trace file through the
184 [`GL_GREMEDY_string_marker`](http://www.opengl.org/registry/specs/GREMEDY/string_marker.txt)
185 and
186 [`GL_GREMEDY_frame_terminator`](http://www.opengl.org/registry/specs/GREMEDY/frame_terminator.txt)
187 GL extensions.
188
189 **apitrace** will advertise and intercept these GL extensions independently of
190 the GL implementation.  So all you have to do is to use these extensions when
191 available.
192
193 For example, if you use [GLEW](http://glew.sourceforge.net/) to dynamically
194 detect and use GL extensions, you could easily accomplish this by doing:
195
196     void foo() {
197     
198       if (GLEW_GREMEDY_string_marker) {
199         glStringMarkerGREMEDY(0, __FUNCTION__ ": enter");
200       }
201       
202       ...
203       
204       if (GLEW_GREMEDY_string_marker) {
205         glStringMarkerGREMEDY(0, __FUNCTION__ ": leave");
206       }
207       
208     }
209
210 This has the added advantage of working equally well with gDEBugger.
211
212
213 From OpenGL ES applications you can embed annotations in the trace file through the
214 [`GL_EXT_debug_marker`](http://www.khronos.org/registry/gles/extensions/EXT/EXT_debug_marker.txt)
215 extension.
216
217
218 For Direct3D applications you can follow the same procedure used for 
219 [instrumenting an application for PIX](http://technet.microsoft.com/en-us/query/ee417250)
220
221
222 Dump GL state at a particular call
223 ----------------------------------
224
225 You can get a dump of the bound GL state at call 12345 by doing:
226
227     glretrace -D 12345 application.trace > 12345.json
228
229 This is precisely the mechanism the GUI obtains its own state.
230
231 You can compare two state dumps by doing:
232
233     apitrace diff-state 12345.json 67890.json
234
235
236 Comparing two traces side by side
237 ---------------------------------
238
239     apitrace diff trace1.trace trace2.trace
240
241 This works only on Unices, and it will truncate the traces due to performance
242 limitations.
243
244
245 Recording a video with FFmpeg
246 -----------------------------
247
248 You can make a video of the output by doing
249
250     glretrace -s - application.trace \
251     | ffmpeg -r 30 -f image2pipe -vcodec ppm -i pipe: -vcodec mpeg4 -y output.mp4
252
253
254 Triming a trace
255 ---------------
256
257 You can make a smaller trace by doing:
258
259     apitrace trim --callset 100-1000 -o trimed.trace applicated.trace
260
261 If you need precise control over which calls to trim you can specify the
262 individual call numbers a plaintext file, as described in the 'Call sets'
263 section above.
264
265
266 Advanced usage for OpenGL implementors
267 ======================================
268
269 There are several advanced usage examples meant for OpenGL implementors.
270
271
272 Regression testing
273 ------------------
274
275 These are the steps to create a regression test-suite around **apitrace**:
276
277 * obtain a trace
278
279 * obtain reference snapshots, by doing on a reference system:
280
281         mkdir /path/to/reference/snapshots/
282         glretrace -s /path/to/reference/snapshots/ application.trace
283
284 * prune the snapshots which are not interesting
285
286 * to do a regression test, do:
287
288         glretrace -c /path/to/reference/snapshots/ application.trace
289
290   Alternatively, for a HTML summary, use `apitrace diff-images`:
291
292         glretrace -s /path/to/test/snapshots/ application.trace
293         apitrace diff-images --output summary.html /path/to/reference/snapshots/ /path/to/test/snapshots/
294
295
296 Automated git-bisection
297 -----------------------
298
299 With tracecheck.py it is possible to automate git bisect and pinpoint the
300 commit responsible for a regression.
301
302 Below is an example of using tracecheck.py to bisect a regression in the
303 Mesa-based Intel 965 driver.  But the procedure could be applied to any GL
304 driver hosted on a git repository.
305
306 First, create a build script, named build-script.sh, containing:
307
308     #!/bin/sh
309     set -e
310     export PATH=/usr/lib/ccache:$PATH
311     export CFLAGS='-g'
312     export CXXFLAGS='-g'
313     ./autogen.sh --disable-egl --disable-gallium --disable-glut --disable-glu --disable-glw --with-dri-drivers=i965
314     make clean
315     make "$@"
316
317 It is important that builds are both robust, and efficient.  Due to broken
318 dependency discovery in Mesa's makefile system, it was necessary invoke `make
319 clean` in every iteration step.  `ccache` should be installed to avoid
320 recompiling unchanged source files.
321
322 Then do:
323
324     cd /path/to/mesa
325     export LIBGL_DEBUG=verbose
326     export LD_LIBRARY_PATH=$PWD/lib
327     export LIBGL_DRIVERS_DIR=$PWD/lib
328     git bisect start \
329         6491e9593d5cbc5644eb02593a2f562447efdcbb 71acbb54f49089b03d3498b6f88c1681d3f649ac \
330         -- src/mesa/drivers/dri/intel src/mesa/drivers/dri/i965/
331     git bisect run /path/to/tracecheck.py \
332         --precision-threshold 8.0 \
333         --build /path/to/build-script.sh \
334         --gl-renderer '.*Mesa.*Intel.*' \
335         --retrace=/path/to/glretrace \
336         -c /path/to/reference/snapshots/ \
337         topogun-1.06-orc-84k.trace
338
339 The trace-check.py script will skip automatically when there are build
340 failures.
341
342 The `--gl-renderer` option will also cause a commit to be skipped if the
343 `GL_RENDERER` is unexpected (e.g., when a software renderer or another GL
344 driver is unintentionally loaded due to missing symbol in the DRI driver, or
345 another runtime fault).
346
347
348 Side by side retracing
349 ----------------------
350
351 In order to determine which draw call a regression first manifests one could
352 generate snapshots for every draw call, using the `-S` option.  That is, however,
353 very inefficient for big traces with many draw calls.
354
355 A faster approach is to run both the bad and a good GL driver side-by-side.
356 The latter can be either a previously known good build of the GL driver, or a
357 reference software renderer.
358
359 This can be achieved with retracediff.py script, which invokes glretrace with
360 different environments, allowing to choose the desired GL driver by
361 manipulating variables such as `LD_LIBRARY_PATH`, `LIBGL_DRIVERS_DIR`, or
362 `TRACE_LIBGL`.
363
364 For example, on Linux:
365
366     ./scripts/retracediff.py \
367         --ref-env LD_LIBRARY_PATH=/path/to/reference/GL/implementation \
368         --retrace /path/to/glretrace \
369         --diff-prefix=/path/to/output/diffs \
370         application.trace
371
372 Or on Windows:
373
374     python scripts\retracediff.py --retrace \path\to\glretrace.exe --ref-env TRACE_LIBGL=\path\to\reference\opengl32.dll application.trace
375
376
377 Links
378 =====
379
380 About **apitrace**:
381
382 * [Official mailing list](http://lists.freedesktop.org/mailman/listinfo/apitrace)
383
384 * [Zack Rusin's blog introducing the GUI](http://zrusin.blogspot.com/2011/04/apitrace.html)
385
386 * [Jose's Fonseca blog introducing the tool](http://jrfonseca.blogspot.com/2008/07/tracing-d3d-applications.html)
387
388
389 Direct3D
390 --------
391
392 Open-source:
393
394 * [Proxy DLL](http://www.mikoweb.eu/index.php?node=21)
395
396   * [Intercept Calls to DirectX with a Proxy DLL](http://www.codeguru.com/cpp/g-m/directx/directx8/article.php/c11453/)
397
398 * [Direct3D 9 API Interceptor](http://graphics.stanford.edu/~mdfisher/D3D9Interceptor.html)
399
400 Closed-source:
401
402 * [Microsoft PIX](http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ee417062.aspx)
403
404   * [D3DSpy](http://doc.51windows.net/Directx9_SDK/?url=/directx9_sdk/graphics/programmingguide/TutorialsAndSamplesAndToolsAndTips/Tools/D3DSpy.htm): the predecessor of PIX
405
406 * [NVIDIA PerfKit](http://developer.nvidia.com/nvidia-perfkit)
407
408 * [AMD GPU PerfStudio](http://developer.amd.com/gpu/PerfStudio/pages/APITraceWindow.aspx)
409
410 * [Intel Graphics Performance Analyzers](http://www.intel.com/software/gpa/)
411
412
413 OpenGL
414 ------
415
416 Open-source:
417
418 * [BuGLe](http://www.opengl.org/sdk/tools/BuGLe/)
419
420 * [GLIntercept](http://code.google.com/p/glintercept/)
421
422 * [tracy](https://gitorious.org/tracy): OpenGL ES and OpenVG trace, retrace, and state inspection
423
424 * [WebGL-Inspector](http://benvanik.github.com/WebGL-Inspector/)
425
426 Closed-source:
427
428 * [gDEBugger](http://www.gremedy.com/products.php) and [AMD gDEBugger](http://developer.amd.com/tools/gDEBugger/Pages/default.aspx)
429
430 * [glslDevil](http://cumbia.informatik.uni-stuttgart.de/glsldevil/index.html)
431
432 * [AMD GPU PerfStudio](http://developer.amd.com/gpu/PerfStudio/pages/APITraceWindow.aspx)
433