【ARM Coresight 系列文章 22 -- linux frace 与 trace-cmd】

ftrace 介绍

ftrace 是 Linux 内核中的一个跟踪工具，主要用于帮助开发者分析和调试内核的行为。ftrace 的名字来源于 “function tracer”，它最初是用于跟踪内核函数调用的，但现在已经发展成一个功能强大的通用跟踪框架，可以跟踪函数调用、调度事件、中断、定时器、内存映射等各种内核事件。

下面是一些使用 ftrace 的基本示例：

查看当前可用的跟踪器：

$ cat /sys/kernel/debug/tracing/available_tracers

启用 function_graph 跟踪器（用于跟踪函数调用图）：

$ echo function_graph > /sys/kernel/debug/tracing/current_tracer

查看跟踪结果：

$ cat /sys/kernel/debug/tracing/trace

关闭当前跟踪器：

$ echo nop > /sys/kernel/debug/tracing/current_tracer

注意：使用 ftrace 需要相应的权限，通常需要 root 权限。

trace-cmd 介绍

trace-cmd 是一个由 Steven Rostedt 维护的用于控制和使用 Ftrace 的工具，它是 Linux 中包含的一个低开销的内核跟踪系统。

使用 trace-cmd，你可以启动和停止内核跟踪，保存和读取跟踪结果，以及列出可用的跟踪选项。

以下是一些基本的 trace-cmd 使用示例：

开始跟踪：

$ trace-cmd start -e sched_switch

这条命令开始跟踪调度器切换事件（sched_switch）。

停止跟踪并保存结果：

$ trace-cmd stop 
$ trace-cmd extract -o my_trace.dat

首先停止跟踪，然后将跟踪结果保存到文件 my_trace.dat 中。

读取跟踪结果：

$ trace-cmd report my_trace.dat

这条命令将读取并打印出跟踪文件 my_trace.dat 中的内容。

以上就是一些基本的 trace-cmd 使用方法。trace-cmd 还有很多其他的功能和选项，你可以通过阅读 trace-cmd 的 man 手册或者 trace-cmd --help 来学习更多。

trace-cmd 常用跟踪事件

下面列出了一些常用的跟踪事件：

sched_switch：这个事件记录了进程切换的信息，包括旧进程的 PID、新进程的 PID、以及他们的优先级等；

block_rq_issue/block_rq_complete：这些事件记录了块设备请求的发出和完成；

irq_handler_entry/irq_handler_exit：这些事件记录了中断处理程序的入口和退出；

softirq_entry/softirq_exit/softirq_raise：这些事件记录了软中断的情况；

以下是如何使用 trace-cmd 跟踪这些事件的示例：

跟踪调度器切换事件：

$ trace-cmd record -e sched:sched_switch

该命令将开始记录 sched_switch 事件。你可以在此后执行你需要跟踪的操作。然后，使用 trace-cmd report 命令查看记录的事件。

跟踪块设备请求：

$ trace-cmd record -e block:block_rq_issue -e block:block_rq_complete

这个命令将记录块设备请求的发出和完成事件。同样，你可以使用 trace-cmd report 命令查看记录的事件。

跟踪中断处理：

$ trace-cmd record -e irq:irq_handler_entry -e irq:irq_handler_exit

这个命令将记录中断处理程序的入口和退出事件。使用 trace-cmd report 命令来查看记录的事件。

跟踪软中断：

$ trace-cmd record -e softirq:softirq_entry -e softirq:softirq_exit -e softirq:softirq_raise

这个命令将记录软中断的入口、退出和触发事件。查看记录的事件可以使用 trace-cmd report 命令。

ftrace 与 trace-cmd 关系

ftrace 和 trace-cmd 都是 Linux 内核提供的跟踪工具，但是使用方式和便利程度有所不同。

ftrace 是内核中的一个特性，它提供了一个文件系统接口（位于 /sys/kernel/debug/tracing/），可以通过读写这些文件来控制跟踪和查看跟踪结果。虽然 ftrace 功能强大，但是直接使用还是有些复杂，需要对内核的跟踪机制有一定了解。

trace-cmd 则是一个命令行工具，它对 ftrace 的接口进行了封装，提供了一种更简单易用的方式来使用 ftrace。使用 trace-cmd，你可以更方便地启动和停止跟踪、保存和读取跟踪结果，以及查看可用的跟踪选项。

总的来说，trace-cmd 提供了一种更用户友好的方式来使用 ftrace。如果你想要使用 ftrace，但又不想直接处理底层的文件系统接口，那么 trace-cmd 是一个很好的选择。

ftrace 编译依赖

启用和使用 ftrace 功能，需要在编译 Linux 内核时，开启对应的选项。

具体来说，你需要在内核配置（.config 文件）中开启以下选项：

• CONFIG_FTRACE：这是 ftrace 的基本选项，必须开启；
• CONFIG_FUNCTION_TRACER：这个选项用于启用函数跟踪器，也就是原始的 ftrace 功能。如果你想要跟踪内核函数的执行，需要开启这个选项；
• CONFIG_FUNCTION_GRAPH_TRACER：这个选项用于启用函数图跟踪器，这个跟踪器可以在函数级别跟踪内核的执行流程，包括函数的调用和返回；
• CONFIG_DYNAMIC_FTRACE：这个选项用于启用动态函数跟踪，这个功能可以在运行时动态地开启或关闭特定函数的跟踪；
  其他 CONFIG_*_EVENTS 选项：这些选项用于启用特定类型的事件跟踪，比如调度事件、中断事件、内存映射事件等。

在配置好这些选项后，你需要重新编译和安装内核。安装新内核后重启系统，ftrace 功能应该就可以使用了。