ftrace基础知识学习+使用实例 （仅作学习记录）
Trace 对于软件的维护和性能分析至关重要，ftrace 是当前 Linux 内核中一种新的 trace 工具。
ftrace（函数跟踪）是内核跟踪的“瑞士军刀”。它是内建在Linux内核中的一种跟踪机制。它能深入内核去发现里面究竟发生了什么，并调试它。ftrace不只是一个函数跟踪工具，它的跟踪能力之强大，还能调试和分析诸如延迟、意外代码路径、性能问题等一大堆问题。它也是一种很好的学习工具。
ftrace是由Steven Rostedy和Ingo Molnar在内核2.6.27版本中引入的。它有自己存储跟踪数据的环形缓冲并使用GCC配置机制
Ftrace 安装
http://www.omappedia.org/wiki/Installing_and_Using_Ftrace
==================================================
ftrace 相关的配置选项比较多，针对不同的跟踪器有各自对应的配置选项。不同的选项有不同的依赖关系，内核源码目录下的 kernel/trace/Kconfig 文件描述了这些依赖关系。读者可以参考 Makefile 文件和 Konfig 文件，然后选中自己所需要的跟踪器。
通常在配置内核时，使用 make menuconfig 会更直观一些。要将 ftrace 编译进内核，选中如下选项：
Kernel Hacking -> Tracers -> FUNCTION_TRACER
Kernel Hacking -> Tracers -> FUNCTION_GRAPH_TRACER (if possible)
Kernel Hacking -> Tracers -> STACK_TRACER // Trace max stack
Kernel Hacking -> Tracers -> DYNAMIC_FTRACE // enable/disable ftrace tracepoints dynamically ftrace 通过 debugfs 向用户态提供访问接口。配置内核时激活 debugfs 后会创建目录 /sys/kernel/debug ，debugfs 文件系统就是挂载到该目录。要挂载该目录，挂载方法：
# mount -t debugfs nodev /sys/kernel/debug激活内核对 ftrace 的支持后会在 debugfs 下创建一个 tracing 目录 /sys/kernel/debug/tracing 。该目录下包含了 ftrace 的控制和输出文件，根据编译内核时针对 ftrace 的设定不同，该目录下实际显示的文件和目录与这里也会不同。
tracing目录（/sys/kernel/debug/tracing）中的文件控制着跟踪的能力。根据你在内核配置时的选项的不同，这里列的文件可能稍有差异。你可以在内核源代码目录下/Documentation/trace[1]目录中找到这些文件的信息。
root@debian:/sys/kernel/debug# ls tracing/
available_events kprobe_events set_graph_function
available_filter_functions kprobe_profile snapshot
available_tracers max_graph_depth trace
buffer_size_kb options trace_clock
buffer_total_size_kb per_cpu trace_marker
current_tracer printk_formats trace_options
dyn_ftrace_total_info README trace_pipe
enabled_functions saved_cmdlines trace_stat
events set_event tracing_cpumask
free_buffer set_ftrace_filter tracing_max_latency
function_profile_enabled set_ftrace_notrace tracing_on
instances set_ftrace_pid tracing_thresh
让我们看看里面几个重要的文件：
● available_tracers: 被编译里系统的跟踪器。
● current_tracer: 这表示当前启用的哪个跟踪器。可以通过echo向表输入一个新的跟踪器来改变相应值。
● tracing_enabled: 让你可以启用或者禁用当前跟踪功能
● trace: 实际地的跟踪输出。
● set_ftrace_pid: 设置跟踪所作用的进程的PID。
root@debian:/sys/kernel/debug/tracing# cat available_tracers
blk function_graph wakeup_rt wakeup irqsoff function nop
当你知道你需要使用哪个跟踪器后，启用它（ftrace每次只能打开一个跟踪器）：
# cat current_tracer ##查看当前在用哪个跟踪器。
# echo function > current_tracer ##选择一个特定的跟踪器。
# cat current_tracer ##检查是否是你所设置的跟踪器。使用下面的命令可以开始跟踪：
# echo 1 > tracing_on ##初始化跟踪。
# cat trace > /tmp/trace.txt ##将跟踪文件保存到一个临时文件。
# echo 0 > tracing_on ##禁用跟踪功能
# cat /tmp/trace.txt ##查看trace文件的输出。
root@debian:/sys/kernel/debug/tracing# cat /tmp/trace.txt | head -25
# tracer: function
#
# entries-in-buffer/entries-written: 88013/1669673 #P:2
#
# _-------=> irqs-off
# / _------=> need-resched
# |/ _-----=> need-resched_lazy
# ||/ _----=> hardirq/softirq
# |||/ _---=> preempt-depth
# ||||/ _--=> preempt-lazy-depth
# ||||| / _-=> migrate-disable
# |||||| / delay
# TASK-PID CPU# |||||| TIMESTAMP FUNCTION
# | | | |||||| | |
bash-19599 [001] .....11 180574.090770: rt_spin_lock <-lockref_put_or_lock
bash-19599 [001] .....11 180574.090770: rt_spin_unlock <-lockref_put_or_lock
bash-19599 [001] .....11 180574.090770: migrate_enable <-lockref_put_or_lock
bash-19599 [001] .....11 180574.090771: add_preempt_count <-migrate_enable
bash-19599 [001] ....11. 180574.090771: unpin_current_cpu <-migrate_enable
bash-19599 [001] ....11. 180574.090771: sub_preempt_count <-migrate_enable
bash-19599 [001] ....... 180574.090772: inode_permission <-link_path_walk
bash-19599 [001] ....... 180574.090772: __inode_permission <-inode_permission
bash-19599 [001] ....... 180574.090772: generic_permission <-__inode_permission
bash-19599 [001] ....... 180574.090773: security_inode_permission <-__inode_permission
bash-19599 [001] ....... 180574.090773: selinux_inode_permission <-security_inode_permission
root@debian:/sys/kernel/debug/tracing#
tracer的选项:
tracing的输入可以由一个叫trace_options的文件控制。可以通过更新/sys/kernel/debug/tracing/trace_options文件的选项来启用或者禁用各种域。trace_options的一个示例:
root@debian:/sys/kernel/debug/tracing# cat trace_options
print-parent
nosym-offset
nosym-addr
noverbose
noraw
nohex
nobin
noblock
nostacktrace
trace_printk
noftrace_preempt
nobranch
annotate
nouserstacktrace
nosym-userobj
noprintk-msg-only
context-info
nolatency-format
sleep-time
graph-time
record-cmd
overwrite
nodisable_on_free
irq-info
markers
function-trace
nofunc_stack_trace
要禁用一个跟踪选项，只需要在相应行首加一个“no”即可。比如，echo notrace_printk >trace_options。（no和选项之间没有空格。）要再次启用一个跟踪选项，你可以这样：echo trace_printk >trace_options。
ftrace之特殊进程:
ftrace允许你对一个特殊的进程进行跟踪。在/sys/kernel/debug/tracing目录下，文件set_ftrace_pid的值要更新为你想跟踪的进程的PID。 当跟踪完成后，你需要清除set_ftrace_pid文件,用如下命令：> set_ftrace_pid
root@debian:/sys/kernel/debug/tracing# cat set_ftrace_pid
19599
root@debian:/sys/kernel/debug/tracing# > set_ftrace_pid
root@debian:/sys/kernel/debug/tracing# cat set_ftrace_pid
no pid
函数图跟踪器
函数图跟踪器对函数的进入与退出进行跟踪，这对于跟踪它的执行时间很有用。函数执行时间超过10微秒的标记一个“+”号，超过1000微秒的标记为一个“！”号。通过echo function_graph > current_tracer可以启用函数图跟踪器。
root@debian:~# echo function_graph > /sys/kernel/debug/tracing/current_tracer
root@debian:~# cat /sys/kernel/debug/tracing/current_tracer
function_graph
root@debian:/sys/kernel/debug/tracing# cat trace | head -10
# tracer: function_graph
#
# CPU DURATION FUNCTION CALLS
# | | | | | | |
有很多跟踪器，所有的列表在linux/ Documentation/trace/ftrace.txt文件中找得到。通过将跟踪器的名字echo到current_tracer文件中可以启用或禁用相应跟踪器。
动态跟踪:
我们会很轻易地被淹没在函数跟踪器所抛给我们的大量数据中。有一种动态的方法可以过滤出我们所需要的函数，排除那些我们不需要的：在文件set_ftrace_filter中指明。（首先从available_filter_functions文件中找到你需要的函数。）
你甚至可以对函数的名字使用通配符。我需要用所有的vmalloc_函数，通过echo vmalloc_* > set_ftrace_filter进行设置。
root@debian:/sys/kernel/debug/tracing# cat available_filter_functions | grep vmalloc
vmalloc_sync_all
is_vmalloc_or_module_addr
is_vmalloc_or_module_addr
vmalloc_open
get_vmalloc_info
setup_vmalloc_vm
vmalloc_to_page
remap_vmalloc_range_partial
remap_vmalloc_range
vmalloc_to_pfn
__vmalloc_node_range
__vmalloc_node
vmalloc_32_user
vmalloc_32
vmalloc_exec
vmalloc_node
vmalloc_user
__vmalloc
vmalloc
ext4_kvmalloc
snd_pcm_lib_get_vmalloc_page
snd_pcm_lib_free_vmalloc_buffer
_snd_pcm_lib_alloc_vmalloc_buffer
vmalloc_fault
root@debian:/sys/kernel/debug/tracing#
事件跟踪:
也可以在系统特定事件触发的时候打开跟踪。可以在available_events文件中找到所有可用的系统事件.root@debian:/sys/kernel/debug/tracing# cat available_events | head -10
irq_vectors:thermal_apic_exit
irq_vectors:thermal_apic_entry
irq_vectors:threshold_apic_exit
irq_vectors:threshold_apic_entry
irq_vectors:call_function_single_exit
irq_vectors:call_function_single_entry
irq_vectors:call_function_exit
irq_vectors:call_function_entry
irq_vectors:irq_work_exit
irq_vectors:irq_work_entry
root@debian:/sys/kernel/debug/tracing#
为了启用某个事件，你需要：echo sys_enter_nice >>set_event（注意你是将事件的名字追加到文件中去，使用>>追加定向器，不是>）。要禁用某个事件，需要在名字前加上一个“!”号：echo '!sys_enter_nice' >> set_event 。
root@debian:/sys/kernel/debug/tracing# echo sys_enter_nice >> set_event
root@debian:/sys/kernel/debug/tracing# cat set_event
syscalls:sys_enter_nice
root@debian:/sys/kernel/debug/tracing# echo '!sys_enter_nice' >> set_event
root@debian:/sys/kernel/debug/tracing# cat set_event
root@debian:/sys/kernel/debug/tracing# 以上内容为周六早对ftrace的基础知识的学习，内还是会继续。因为还木有学完！！
参考内容：http://blog.csdn.net/ganggexiongqi/article/details/6710201