利用ftrace跟蹤內(nèi)核static tracepoint

寫意人生 2014-12-21

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摘要：和很多l(xiāng)inux內(nèi)核子系統(tǒng)一樣，static tracepoint有很多層次，其中某個層次都展示給不同層次的開發(fā)者來滿足他們的不同需求。關于linux tracepoint的詳細信息，我們可以在linux內(nèi)核文檔Documentation/trace/tracepoints.txt和 samples/tracepoints這兩個地方找到。大致來說，對tracepoints本身的定義是第一個層次，一般只有內(nèi)核開發(fā)者才會定義這些tracepoints；trace event是第二個層次，用于debug；第三個層次就是perf這些內(nèi)核測試工具，他們調(diào)用底層的trace events來監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)核的某些特性。

一個tracepoint可以理解為一個linux內(nèi)核中的占位符函數(shù)，內(nèi)核子系統(tǒng)的開發(fā)者常常用它們來debug。static表明這些tracepoint的位置是固定的，你可以把它理解位傳統(tǒng)C程序中的 #if DEBUG部分。如果在運行時沒有開啟，它們是不占用任何系統(tǒng)開銷的。本文主要為你講解如何用ftrace來使用這些tracepoint，當然，你也可以使用perf來使用這些tracepoints。

本文來源：
1.什么是linux static tracepoint

所有這些靈活性也有一定的缺點。一個可執(zhí)行的kprobe有一個顯著的負載——因為它利用了breakpoints和exception hadlers。另一個方面是probe的放置地點：kprobes可以很方便的放置在函數(shù)入口或者出口，但是如果你需要把probe放置在函數(shù)內(nèi)部或者需要probe局部變量，那么你就需要systemtap和配置了 CONFIG_DEBUG_INFO的自己編譯的內(nèi)核。從這個角度上看，靜態(tài)tracepoints可以被放置在函數(shù)的任意地方，而且可以越過任意重要的局部變量。linux 2.6.32的主線以后已經(jīng)實現(xiàn)了比較多的靜態(tài)tracepoint。

增加一個靜態(tài)tracepoint是非常簡單的，你可以參考這個例子。在這個例子中，我給已經(jīng)存在的trace組（irq）增加tracepoint，所以我僅僅需要定義tracepoint和這些tracepoints。你可以在內(nèi)核的文檔linux/samples/trace_events/trace-events-sample.h中找到一個tracepoint定義的五個部分的解釋。針對更加復雜的例子，可以參考linux/samples/trace_events/。

2.使用linux static tracepoint

2.1掛載debug文件系統(tǒng)

mount -t debugfs nodev /debug

2.2查看可供使用的tracepoints # cat /sys/kernel/debug/tracing/available_events skb:skb_copy_datagram_iovec skb:kfree_skb block:block_rq_remap block:block_remap block:block_split block:block_unplug_io block:block_unplug_timer

Since we added our tracepoints to the irq group, we can find them in tracing/events/irq:

# ls /sys/kernel/debug/tracing/events/irq/ enable irq_handler_entry softirq_entry tasklet_entry filter irq_handler_exit softirq_exit tasklet_exit

Enable the tasklet tracepoints:

# echo 1 > /sys/kernel/debug/tracing/events/irq/tasklet_entry/enable # echo 1 > /sys/kernel/debug/tracing/events/irq/tasklet_exit/enable

And the output is available in the trace buffer:

# cat /sys/kernel/debug/tracing/trace # tracer: nop # # TASK-PID CPU# TIMESTAMP FUNCTION # | | | | | -0 [000] 327.349213: tasklet_entry: func=.rpavscsi_task -0 [000] 327.349217: tasklet_exit: func=.rpavscsi_task

When finished, we can disable the tracepoints. There are enable files at all levels of the hierarchy, so we can disable all tracepoints in one go:

# echo 0 > /sys/kernel/debug/tracing/events/enable

3.在內(nèi)核模塊中使用靜態(tài)tracepoints

Kernel modules can also make use of static tracepoints. A simple module that hooks the tasklet_entry tracepoint and printks the function name of the tasklet might look like (I’ve called it tracepoint-example.c):

#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/module.h>
#include <trace/events/irq.h>
static void probe_tasklet_entry(struct tasklet_struct *t)
{
printk("tasklet_entry %pf\n", t->func);
}
static int __init trace_init(void)
{
WARN_ON(register_trace_tasklet_entry(probe_tasklet_entry));
return 0;
}

static void __exit trace_exit(void)
{
unregister_trace_tasklet_entry(probe_tasklet_entry);
}
module_init(trace_init)
module_exit(trace_exit)
MODULE_LICENSE("GPL");

4 利用ftrace跟蹤static tracepoints

以下所有操作均在/debug/tracing目錄下進行

大致的步驟為：設定要監(jiān)控的event，實際上也就是要監(jiān)控的一系列的tracepoints；設定tracer成nop；開啟tracing_on；查看結果。

4.1 使用event有兩種方式

i) 通過set_event文件

events被組織成一個個子系統(tǒng)，如ext4,irq,sched等待，一個完整的event name是這樣的：<subsystem>:<event>，其中subsystem是可選的，一個子系統(tǒng)中所有的events可以通過<subsystem>:*指定。

#echo *:* > set_event
#echo 'irq:*' > set_event

ii) 通過'enable' toggle

實例：我們需要監(jiān)控writeback子系統(tǒng)，那么需要進行如下設定

$:echo writeback > set_event

4.2開啟監(jiān)控

$:echo nop > current_tracer

$:echo 1 > tracing_on

(wait for a moment......)

4.3結果查看：event trace的意義

$:cat trace | head -20

輸出結果如下：

利用ftrace跟蹤內(nèi)核static tracepoint

關于輸出結果的意義，可以到對應events下面，利用cat fromat查看輸出格式和意義

利用ftrace跟蹤內(nèi)核static tracepoint

這里，不以common_開頭的filed是每個event特有的。每一個event對應的有一個TRACE_EVENT定義一個record，這里offset為field在record中的偏移，size為其大小。下載一個內(nèi)核，在samples/trace_events目錄下有一個例子，可以查看TRACE_EVENT的定義方法。

4.4event filter

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