Linux trace使用入門

南丶煙發表於2015-06-13

概念

trace 顧名思義追蹤資訊，可通俗理解為一種高階印表機制，用於debug，實現追蹤kernel中函式事件的框架，原始碼位於：\kernel\trace\trace.c，有興趣可以研究

撰寫不易,轉載需註明出處：http://blog.csdn.net/jscese/article/details/46415531本文來自【jscese】的部落格！

終端使用

需要檔案系統掛載完成之後，kernel的debugfs 掛載到 /sys/kernel/debug ，也可用命令掛載，一般都是在.rc中：

mount debugfs none /sys/kernel/debug

列出目錄下檔案：

root@:/sys/kernel/debug/tracing # ll
-r--r--r-- root     root            0 1970-01-01 08:00 README
-r--r--r-- root     root            0 1970-01-01 08:00 available_events
-r--r--r-- root     root            0 1970-01-01 08:00 available_tracers
-rw-rw-r-- root     shell           0 1970-01-01 08:00 buffer_size_kb
-r--r--r-- root     root            0 1970-01-01 08:00 buffer_total_size_kb
-rw-r--r-- root     root            0 1970-01-01 08:00 current_tracer
drwxr-xr-x root     root              1970-01-01 08:00 events
-rw-r--r-- root     root            0 1970-01-01 08:00 free_buffer
drwxr-xr-x root     root              1970-01-01 08:00 instances
drwxr-xr-x root     root              1970-01-01 08:00 options
drwxr-xr-x root     root              1970-01-01 08:00 per_cpu
-r--r--r-- root     root            0 1970-01-01 08:00 printk_formats
-r--r--r-- root     root            0 1970-01-01 08:00 saved_cmdlines
-r--r--r-- root     root            0 1970-01-01 08:00 saved_tgids
-rw-r--r-- root     root            0 1970-01-01 08:00 set_event
-rw-rw---- root     shell           0 1970-01-01 08:00 trace
-rw-rw-r-- root     shell           0 1970-01-01 08:00 trace_clock
--w--w--w- root     root            0 1970-01-01 08:00 trace_marker
-rw-r--r-- root     root            0 1970-01-01 08:00 trace_options
-r--r--r-- root     root            0 1970-01-01 08:00 trace_pipe
-rw-r--r-- root     root            0 1970-01-01 08:00 tracing_cpumask
-rw-rw-r-- root     shell           0 1970-01-01 08:00 tracing_on
-rw-r--r-- root     root            0 1970-01-01 08:00 tracing_thresh

版本不同，可能會有出入，我這邊（3.10.37），列出幾個常用的：
README可以去看看，介紹了一些屬性。
available_* ：代表支援有效的事件和追蹤器，都可以使用cat 檢視。
buffer_size_kb：這個屬性比較重要，也是使用中需要注意的，這是設定啟動的CPU的快取大小，取決於追蹤log的大小，超出會重複利用覆蓋，但是一次性分配又需要考慮記憶體。
buffer_total_size_kb：這個就是總和buffer size 了，啟用了多少個cpu去trace就乘以buffer_size_kb.
current_tracer: 當前的追蹤器，有哪幾種可以檢視available_tracers ,用echo * > 重定向設定改變，具體tracer的不同需另行參考，預設為nop
events：目錄下就是新增在kernel原始碼中已經存在的各個event集合。
free_buffer：顧名思義，但是這個用法比較特殊，有隻要open之後，等處理完buffer之後 close這個檔案即可釋放buffer，有興趣可以去trace.c裡面看看這個節點的file_operation，不手動去close這個節點的話，上面設定的buffer是不會free的。
trace:用於追蹤操作的檔案節點，就是讀取該節點獲取trace log
tracing_cpumask：用到的cpu標記，以數值bit位表示多少個cpu，這個尤為注意，比如四核 cat顯示就是 “f” 也就是“1111”。
tracing_on：開關

我這裡只是簡單的列出我用到過的幾項，需要尤為注意的就是buffer free cpubit 如果沒弄好就大量記憶體洩露了~前車之鑑

對於節點定義以及用法，最好還是耐心閱讀kernel自帶的doc：\kernel\Documentation\trace 目錄下有很多文件可看

新增trace event

上面說了是為了追蹤執行資訊，以我為readahead新增的trace event為例，抓取readahead所需的event log用於分析.
kernel中event定義的原始碼路徑：\kernel\include\trace\events
路徑下新增一個我為了這個功能新增的標頭檔案readahead.h 內容如下：

#undef TRACE_SYSTEM
#define TRACE_SYSTEM readahead

#if !defined(_TRACE_READAHEAD_H) || defined(TRACE_HEADER_MULTI_READ)
#define _TRACE_READAHEAD_H

#include <linux/tracepoint.h>

TRACE_EVENT(do_open_exec,

    TP_PROTO(struct inode *inode),

    TP_ARGS(inode),

    TP_STRUCT__entry(
            __field(    dev_t,  dev         )
            __field(    ino_t,  ino         )
    ),

    TP_fast_assign(
            __entry->dev    = inode->i_sb->s_dev;
            __entry->ino    = inode->i_ino;
    ),




    TP_printk("%d %d %lu",
          MAJOR(__entry->dev), MINOR(__entry->dev),
          (unsigned long) __entry->ino)
);


TRACE_EVENT(do_fs_read,

    TP_PROTO(struct inode *inode,unsigned long pos,size_t count),

    TP_ARGS(inode,pos,count),

    TP_STRUCT__entry(
            __field(    dev_t,  dev         )
            __field(    ino_t,  ino         )
            __field(    unsigned long,  pos         )
            __field(    size_t, count           )
    ),

    TP_fast_assign(
            __entry->dev    = inode->i_sb->s_dev;
            __entry->ino    = inode->i_ino;
            __entry->pos    =pos;
            __entry->count  =count;
    ),




    TP_printk("%d %d %lu %lu %d",
          MAJOR(__entry->dev), MINOR(__entry->dev),
         __entry->ino,__entry->pos,__entry->count)
);


TRACE_EVENT(do_file_map,

    TP_PROTO(struct inode *inode,unsigned long pageshift, unsigned long pagesize),

    TP_ARGS(inode,pageshift,pagesize),

    TP_STRUCT__entry(
            __field(    dev_t,  dev         )
            __field(    ino_t,  ino         )
            __field(    unsigned long , pageshift           )
            __field(    unsigned long,  pagesize            )
    ),

    TP_fast_assign(
            __entry->dev    = inode->i_sb->s_dev;
            __entry->ino    = inode->i_ino;
            __entry->pageshift  =pageshift;
            __entry->pagesize   =pagesize;
    ),




    TP_printk("%d %d %lu %lu %d",
          MAJOR(__entry->dev), MINOR(__entry->dev),
          (unsigned long) __entry->ino,__entry->pageshift,__entry->pagesize)
);


#endif
#include <trace/define_trace.h>

編譯進系統，可到終端去檢視event目錄下是否生成了定義的這3個檔案目錄：

root@:/sys/kernel/debug/tracing/events # ll readahead/                      
drwxr-xr-x root     root              1970-01-01 08:00 do_file_map
drwxr-xr-x root     root              1970-01-01 08:00 do_fs_read
drwxr-xr-x root     root              1970-01-01 08:00 do_open_exec
-rw-r--r-- root     root            0 1970-01-01 08:00 enable
-rw-r--r-- root     root            0 1970-01-01 08:00 filter

每個對應的event目錄下結構如下：

root@:/sys/kernel/debug/tracing/events/readahead # ll do_file_map/          
-rw-r--r-- root     root            0 1970-01-01 08:00 enable
-rw-r--r-- root     root            0 1970-01-01 08:00 filter
-r--r--r-- root     root            0 1970-01-01 08:00 format
-r--r--r-- root     root            0 1970-01-01 08:00 id

這裡檔案節點所代表的意義，以及如果初始配置在上面說到的kernel對應doc的trace/events.txt中有詳細的解析，不多闡述。

可以看到上面3個event，每一個傳入的引數是不一樣的，定義之後就是使用了，新增3處trace event位置如下：
直接貼kernel 目錄下的git patch：

diff --git a/fs/exec.c b/fs/exec.c
index a0d09ca..0954060 100755
--- a/fs/exec.c
+++ b/fs/exec.c
@@ -66,6 +66,8 @@

 #include <trace/events/sched.h>

+#include <trace/events/readahead.h>

 int suid_dumpable = 0;

 static LIST_HEAD(formats);
@@ -748,6 +750,17 @@ EXPORT_SYMBOL(setup_arg_pages);

 #endif /* CONFIG_MMU */


 struct file *open_exec(const char *name)
 {
    struct file *file;
@@ -793,6 +806,21 @@ struct file *open_exec(const char *name)
    }
 #endif

+/*===================*/
+   /*(add trace for readahead)*/
+   struct inode *inode = file->f_path.dentry->d_inode;
+   if (inode && inode->i_ino && MAJOR(inode->i_sb->s_dev)) {
+
+       trace_do_open_exec(inode);
+   }
+
+
+/*end*/
+
+
 out:
    return file;

diff --git a/fs/read_write.c b/fs/read_write.c
index c6a3a68..156ebff 100755
--- a/fs/read_write.c
+++ b/fs/read_write.c
@@ -22,6 +22,8 @@
 #include <asm/uaccess.h>
 #include <asm/unistd.h>

+#include <trace/events/readahead.h>
+
 typedef ssize_t (*io_fn_t)(struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
 typedef ssize_t (*iov_fn_t)(struct kiocb *, const struct iovec *,
        unsigned long, loff_t);
@@ -376,6 +378,26 @@ ssize_t vfs_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *pos)
    }
 #endif

+
+   /*(add trace for readahead)*/
+
+   if (S_ISREG(file->f_dentry->d_inode->i_mode)
+           && MAJOR(file->f_dentry->d_inode->i_sb->s_dev)) {
+
+       unsigned long ulpos=(unsigned long) *pos;
+
+       trace_do_fs_read(file->f_dentry->d_inode,ulpos,count);
+
+   }

+
+   /*end*/
+

+
    ret = rw_verify_area(READ, file, pos, count);
    if (ret >= 0) {
        count = ret;

diff --git a/mm/filemap.c b/mm/filemap.c
index 84a6422..e04ed31 100755
--- a/mm/filemap.c
+++ b/mm/filemap.c
@@ -38,6 +38,8 @@
 #define CREATE_TRACE_POINTS
 #include <trace/events/filemap.h>

+
+#include <trace/events/readahead.h>
 /*
  * FIXME: remove all knowledge of the buffer layer from the core VM
  */
@@ -1623,6 +1625,13 @@ int filemap_fault(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf)
        offset << PAGE_SHIFT, PAGE_SIZE);
 #endif

+   /*(add trace for readahead)*/
+
+   trace_do_file_map(inode,offset << PAGE_SHIFT,PAGE_SIZE);
+
+   /*end*/
+
+
    size = (i_size_read(inode) + PAGE_CACHE_SIZE - 1) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
    if (offset >= size)
        return VM_FAULT_SIGBUS;

當需要trace log的時候，就需要使能event，也就是開啟上面每個event對應目錄下的節點enable，（trace版本不同開關會不同，要視具體情況而定了）trace機制就會運作抓取事件到buffer中，看下結果：

root@:/sys/kernel/debug/tracing # cat trace                                 
# tracer: nop
#
# entries-in-buffer/entries-written: 0/0   #P:1
#
#                              _-----=> irqs-off
#                             / _----=> need-resched
#                            | / _---=> hardirq/softirq
#                            || / _--=> preempt-depth
#                            ||| /     delay
#           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
#              | |       |   ||||       |         |
root@:/sys/kernel/debug/tracing # echo 1 > events/readahead/do_file_map/enable
root@:/sys/kernel/debug/tracing # cat trace                                 
# tracer: nop
#
# entries-in-buffer/entries-written: 1100/1100   #P:1
#
#                              _-----=> irqs-off
#                             / _----=> need-resched
#                            | / _---=> hardirq/softirq
#                            || / _--=> preempt-depth
#                            ||| /     delay
#           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
#              | |       |   ||||       |         |
     InputReader-517   [000] ...1  6270.548499: do_file_map: 93 32 58 41598976 4096
     InputReader-517   [000] ...1  6270.548540: do_file_map: 93 32 58 41594880 4096
     InputReader-517   [000] ...1  6270.548641: do_file_map: 93 32 58 48373760 4096
     InputReader-517   [000] ...1  6270.577857: do_file_map: 93 16 1290 188416 4096
     InputReader-517   [000] ...1  6270.578380: do_file_map: 93 16 1290 184320 4096
...

這列印出來的資料格式前面的都有註釋，後面的一串資料，就是之前readahead.h中定義的TP_printk

只做簡單的介紹，實際程式碼應用在後續readahead應用中介紹~

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概念

終端使用

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