tracing: identify which executable object the userspace address belongs to
[safe/jmp/linux-2.6] / Documentation / ftrace.txt
1                 ftrace - Function Tracer
2                 ========================
3
4 Copyright 2008 Red Hat Inc.
5    Author:   Steven Rostedt <srostedt@redhat.com>
6   License:   The GNU Free Documentation License, Version 1.2
7                (dual licensed under the GPL v2)
8 Reviewers:   Elias Oltmanns, Randy Dunlap, Andrew Morton,
9              John Kacur, and David Teigland.
10
11 Written for: 2.6.28-rc2
12
13 Introduction
14 ------------
15
16 Ftrace is an internal tracer designed to help out developers and
17 designers of systems to find what is going on inside the kernel.
18 It can be used for debugging or analyzing latencies and performance
19 issues that take place outside of user-space.
20
21 Although ftrace is the function tracer, it also includes an
22 infrastructure that allows for other types of tracing. Some of the
23 tracers that are currently in ftrace include a tracer to trace
24 context switches, the time it takes for a high priority task to
25 run after it was woken up, the time interrupts are disabled, and
26 more (ftrace allows for tracer plugins, which means that the list of
27 tracers can always grow).
28
29
30 The File System
31 ---------------
32
33 Ftrace uses the debugfs file system to hold the control files as well
34 as the files to display output.
35
36 To mount the debugfs system:
37
38   # mkdir /debug
39   # mount -t debugfs nodev /debug
40
41 (Note: it is more common to mount at /sys/kernel/debug, but for simplicity
42  this document will use /debug)
43
44 That's it! (assuming that you have ftrace configured into your kernel)
45
46 After mounting the debugfs, you can see a directory called
47 "tracing".  This directory contains the control and output files
48 of ftrace. Here is a list of some of the key files:
49
50
51  Note: all time values are in microseconds.
52
53   current_tracer: This is used to set or display the current tracer
54                 that is configured.
55
56   available_tracers: This holds the different types of tracers that
57                 have been compiled into the kernel. The tracers
58                 listed here can be configured by echoing their name
59                 into current_tracer.
60
61   tracing_enabled: This sets or displays whether the current_tracer
62                 is activated and tracing or not. Echo 0 into this
63                 file to disable the tracer or 1 to enable it.
64
65   trace: This file holds the output of the trace in a human readable
66                 format (described below).
67
68   latency_trace: This file shows the same trace but the information
69                 is organized more to display possible latencies
70                 in the system (described below).
71
72   trace_pipe: The output is the same as the "trace" file but this
73                 file is meant to be streamed with live tracing.
74                 Reads from this file will block until new data
75                 is retrieved. Unlike the "trace" and "latency_trace"
76                 files, this file is a consumer. This means reading
77                 from this file causes sequential reads to display
78                 more current data. Once data is read from this
79                 file, it is consumed, and will not be read
80                 again with a sequential read. The "trace" and
81                 "latency_trace" files are static, and if the
82                 tracer is not adding more data, they will display
83                 the same information every time they are read.
84
85   trace_options: This file lets the user control the amount of data
86                 that is displayed in one of the above output
87                 files.
88
89   trace_max_latency: Some of the tracers record the max latency.
90                 For example, the time interrupts are disabled.
91                 This time is saved in this file. The max trace
92                 will also be stored, and displayed by either
93                 "trace" or "latency_trace".  A new max trace will
94                 only be recorded if the latency is greater than
95                 the value in this file. (in microseconds)
96
97   buffer_size_kb: This sets or displays the number of kilobytes each CPU
98                 buffer can hold. The tracer buffers are the same size
99                 for each CPU. The displayed number is the size of the
100                 CPU buffer and not total size of all buffers. The
101                 trace buffers are allocated in pages (blocks of memory
102                 that the kernel uses for allocation, usually 4 KB in size).
103                 If the last page allocated has room for more bytes
104                 than requested, the rest of the page will be used,
105                 making the actual allocation bigger than requested.
106                 (Note, the size may not be a multiple of the page size due
107                 to buffer managment overhead.)
108
109                 This can only be updated when the current_tracer
110                 is set to "nop".
111
112   tracing_cpumask: This is a mask that lets the user only trace
113                 on specified CPUS. The format is a hex string
114                 representing the CPUS.
115
116   set_ftrace_filter: When dynamic ftrace is configured in (see the
117                 section below "dynamic ftrace"), the code is dynamically
118                 modified (code text rewrite) to disable calling of the
119                 function profiler (mcount). This lets tracing be configured
120                 in with practically no overhead in performance.  This also
121                 has a side effect of enabling or disabling specific functions
122                 to be traced. Echoing names of functions into this file
123                 will limit the trace to only those functions.
124
125   set_ftrace_notrace: This has an effect opposite to that of
126                 set_ftrace_filter. Any function that is added here will not
127                 be traced. If a function exists in both set_ftrace_filter
128                 and set_ftrace_notrace, the function will _not_ be traced.
129
130   available_filter_functions: This lists the functions that ftrace
131                 has processed and can trace. These are the function
132                 names that you can pass to "set_ftrace_filter" or
133                 "set_ftrace_notrace". (See the section "dynamic ftrace"
134                 below for more details.)
135
136
137 The Tracers
138 -----------
139
140 Here is the list of current tracers that may be configured.
141
142   function - function tracer that uses mcount to trace all functions.
143
144   sched_switch - traces the context switches between tasks.
145
146   irqsoff - traces the areas that disable interrupts and saves
147                 the trace with the longest max latency.
148                 See tracing_max_latency.  When a new max is recorded,
149                 it replaces the old trace. It is best to view this
150                 trace via the latency_trace file.
151
152   preemptoff - Similar to irqsoff but traces and records the amount of
153                 time for which preemption is disabled.
154
155   preemptirqsoff - Similar to irqsoff and preemptoff, but traces and
156                  records the largest time for which irqs and/or preemption
157                  is disabled.
158
159   wakeup - Traces and records the max latency that it takes for
160                 the highest priority task to get scheduled after
161                 it has been woken up.
162
163   nop - This is not a tracer. To remove all tracers from tracing
164                 simply echo "nop" into current_tracer.
165
166
167 Examples of using the tracer
168 ----------------------------
169
170 Here are typical examples of using the tracers when controlling them only
171 with the debugfs interface (without using any user-land utilities).
172
173 Output format:
174 --------------
175
176 Here is an example of the output format of the file "trace"
177
178                              --------
179 # tracer: function
180 #
181 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
182 #              | |      |          |         |
183             bash-4251  [01] 10152.583854: path_put <-path_walk
184             bash-4251  [01] 10152.583855: dput <-path_put
185             bash-4251  [01] 10152.583855: _atomic_dec_and_lock <-dput
186                              --------
187
188 A header is printed with the tracer name that is represented by the trace.
189 In this case the tracer is "function". Then a header showing the format. Task
190 name "bash", the task PID "4251", the CPU that it was running on
191 "01", the timestamp in <secs>.<usecs> format, the function name that was
192 traced "path_put" and the parent function that called this function
193 "path_walk". The timestamp is the time at which the function was
194 entered.
195
196 The sched_switch tracer also includes tracing of task wakeups and
197 context switches.
198
199      ksoftirqd/1-7     [01]  1453.070013:      7:115:R   +  2916:115:S
200      ksoftirqd/1-7     [01]  1453.070013:      7:115:R   +    10:115:S
201      ksoftirqd/1-7     [01]  1453.070013:      7:115:R ==>    10:115:R
202         events/1-10    [01]  1453.070013:     10:115:S ==>  2916:115:R
203      kondemand/1-2916  [01]  1453.070013:   2916:115:S ==>     7:115:R
204      ksoftirqd/1-7     [01]  1453.070013:      7:115:S ==>     0:140:R
205
206 Wake ups are represented by a "+" and the context switches are shown as
207 "==>".  The format is:
208
209  Context switches:
210
211        Previous task              Next Task
212
213   <pid>:<prio>:<state>  ==>  <pid>:<prio>:<state>
214
215  Wake ups:
216
217        Current task               Task waking up
218
219   <pid>:<prio>:<state>    +  <pid>:<prio>:<state>
220
221 The prio is the internal kernel priority, which is the inverse of the
222 priority that is usually displayed by user-space tools. Zero represents
223 the highest priority (99). Prio 100 starts the "nice" priorities with
224 100 being equal to nice -20 and 139 being nice 19. The prio "140" is
225 reserved for the idle task which is the lowest priority thread (pid 0).
226
227
228 Latency trace format
229 --------------------
230
231 For traces that display latency times, the latency_trace file gives
232 somewhat more information to see why a latency happened. Here is a typical
233 trace.
234
235 # tracer: irqsoff
236 #
237 irqsoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
238 --------------------------------------------------------------------
239  latency: 97 us, #3/3, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
240     -----------------
241     | task: swapper-0 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
242     -----------------
243  => started at: apic_timer_interrupt
244  => ended at:   do_softirq
245
246 #                _------=> CPU#
247 #               / _-----=> irqs-off
248 #              | / _----=> need-resched
249 #              || / _---=> hardirq/softirq
250 #              ||| / _--=> preempt-depth
251 #              |||| /
252 #              |||||     delay
253 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
254 #     \   /    |||||   \   |   /
255   <idle>-0     0d..1    0us+: trace_hardirqs_off_thunk (apic_timer_interrupt)
256   <idle>-0     0d.s.   97us : __do_softirq (do_softirq)
257   <idle>-0     0d.s1   98us : trace_hardirqs_on (do_softirq)
258
259
260
261 This shows that the current tracer is "irqsoff" tracing the time for which
262 interrupts were disabled. It gives the trace version and the version
263 of the kernel upon which this was executed on (2.6.26-rc8). Then it displays
264 the max latency in microsecs (97 us). The number of trace entries displayed
265 and the total number recorded (both are three: #3/3). The type of
266 preemption that was used (PREEMPT). VP, KP, SP, and HP are always zero
267 and are reserved for later use. #P is the number of online CPUS (#P:2).
268
269 The task is the process that was running when the latency occurred.
270 (swapper pid: 0).
271
272 The start and stop (the functions in which the interrupts were disabled and
273 enabled respectively) that caused the latencies:
274
275   apic_timer_interrupt is where the interrupts were disabled.
276   do_softirq is where they were enabled again.
277
278 The next lines after the header are the trace itself. The header
279 explains which is which.
280
281   cmd: The name of the process in the trace.
282
283   pid: The PID of that process.
284
285   CPU#: The CPU which the process was running on.
286
287   irqs-off: 'd' interrupts are disabled. '.' otherwise.
288             Note: If the architecture does not support a way to
289                   read the irq flags variable, an 'X' will always
290                   be printed here.
291
292   need-resched: 'N' task need_resched is set, '.' otherwise.
293
294   hardirq/softirq:
295         'H' - hard irq occurred inside a softirq.
296         'h' - hard irq is running
297         's' - soft irq is running
298         '.' - normal context.
299
300   preempt-depth: The level of preempt_disabled
301
302 The above is mostly meaningful for kernel developers.
303
304   time: This differs from the trace file output. The trace file output
305         includes an absolute timestamp. The timestamp used by the
306         latency_trace file is relative to the start of the trace.
307
308   delay: This is just to help catch your eye a bit better. And
309         needs to be fixed to be only relative to the same CPU.
310         The marks are determined by the difference between this
311         current trace and the next trace.
312          '!' - greater than preempt_mark_thresh (default 100)
313          '+' - greater than 1 microsecond
314          ' ' - less than or equal to 1 microsecond.
315
316   The rest is the same as the 'trace' file.
317
318
319 trace_options
320 -------------
321
322 The trace_options file is used to control what gets printed in the trace
323 output. To see what is available, simply cat the file:
324
325   cat /debug/tracing/trace_options
326   print-parent nosym-offset nosym-addr noverbose noraw nohex nobin \
327  noblock nostacktrace nosched-tree nouserstacktrace nosym-userobj
328
329 To disable one of the options, echo in the option prepended with "no".
330
331   echo noprint-parent > /debug/tracing/trace_options
332
333 To enable an option, leave off the "no".
334
335   echo sym-offset > /debug/tracing/trace_options
336
337 Here are the available options:
338
339   print-parent - On function traces, display the calling function
340                 as well as the function being traced.
341
342   print-parent:
343    bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul <-strict_strtoul
344
345   noprint-parent:
346    bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul
347
348
349   sym-offset - Display not only the function name, but also the offset
350                 in the function. For example, instead of seeing just
351                 "ktime_get", you will see "ktime_get+0xb/0x20".
352
353   sym-offset:
354    bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul+0x6/0xa0
355
356   sym-addr - this will also display the function address as well as
357                 the function name.
358
359   sym-addr:
360    bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul <c0339346>
361
362   verbose - This deals with the latency_trace file.
363
364     bash  4000 1 0 00000000 00010a95 [58127d26] 1720.415ms \
365     (+0.000ms): simple_strtoul (strict_strtoul)
366
367   raw - This will display raw numbers. This option is best for use with
368         user applications that can translate the raw numbers better than
369         having it done in the kernel.
370
371   hex - Similar to raw, but the numbers will be in a hexadecimal format.
372
373   bin - This will print out the formats in raw binary.
374
375   block - TBD (needs update)
376
377   stacktrace - This is one of the options that changes the trace itself.
378                 When a trace is recorded, so is the stack of functions.
379                 This allows for back traces of trace sites.
380
381   userstacktrace - This option changes the trace.
382                    It records a stacktrace of the current userspace thread.
383
384   sym-userobj - when user stacktrace are enabled, look up which object the
385                 address belongs to, and print a relative address
386                 This is especially useful when ASLR is on, otherwise you don't
387                 get a chance to resolve the address to object/file/line after the app is no
388                 longer running
389
390                 The lookup is performed when you read trace,trace_pipe,latency_trace. Example:
391
392                 a.out-1623  [000] 40874.465068: /root/a.out[+0x480] <-/root/a.out[+0
393 x494] <- /root/a.out[+0x4a8] <- /lib/libc-2.7.so[+0x1e1a6]
394
395   sched-tree - TBD (any users??)
396
397
398 sched_switch
399 ------------
400
401 This tracer simply records schedule switches. Here is an example
402 of how to use it.
403
404  # echo sched_switch > /debug/tracing/current_tracer
405  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
406  # sleep 1
407  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
408  # cat /debug/tracing/trace
409
410 # tracer: sched_switch
411 #
412 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
413 #              | |      |          |         |
414             bash-3997  [01]   240.132281:   3997:120:R   +  4055:120:R
415             bash-3997  [01]   240.132284:   3997:120:R ==>  4055:120:R
416            sleep-4055  [01]   240.132371:   4055:120:S ==>  3997:120:R
417             bash-3997  [01]   240.132454:   3997:120:R   +  4055:120:S
418             bash-3997  [01]   240.132457:   3997:120:R ==>  4055:120:R
419            sleep-4055  [01]   240.132460:   4055:120:D ==>  3997:120:R
420             bash-3997  [01]   240.132463:   3997:120:R   +  4055:120:D
421             bash-3997  [01]   240.132465:   3997:120:R ==>  4055:120:R
422           <idle>-0     [00]   240.132589:      0:140:R   +     4:115:S
423           <idle>-0     [00]   240.132591:      0:140:R ==>     4:115:R
424      ksoftirqd/0-4     [00]   240.132595:      4:115:S ==>     0:140:R
425           <idle>-0     [00]   240.132598:      0:140:R   +     4:115:S
426           <idle>-0     [00]   240.132599:      0:140:R ==>     4:115:R
427      ksoftirqd/0-4     [00]   240.132603:      4:115:S ==>     0:140:R
428            sleep-4055  [01]   240.133058:   4055:120:S ==>  3997:120:R
429  [...]
430
431
432 As we have discussed previously about this format, the header shows
433 the name of the trace and points to the options. The "FUNCTION"
434 is a misnomer since here it represents the wake ups and context
435 switches.
436
437 The sched_switch file only lists the wake ups (represented with '+')
438 and context switches ('==>') with the previous task or current task
439 first followed by the next task or task waking up. The format for both
440 of these is PID:KERNEL-PRIO:TASK-STATE. Remember that the KERNEL-PRIO
441 is the inverse of the actual priority with zero (0) being the highest
442 priority and the nice values starting at 100 (nice -20). Below is
443 a quick chart to map the kernel priority to user land priorities.
444
445   Kernel priority: 0 to 99    ==> user RT priority 99 to 0
446   Kernel priority: 100 to 139 ==> user nice -20 to 19
447   Kernel priority: 140        ==> idle task priority
448
449 The task states are:
450
451  R - running : wants to run, may not actually be running
452  S - sleep   : process is waiting to be woken up (handles signals)
453  D - disk sleep (uninterruptible sleep) : process must be woken up
454                                         (ignores signals)
455  T - stopped : process suspended
456  t - traced  : process is being traced (with something like gdb)
457  Z - zombie  : process waiting to be cleaned up
458  X - unknown
459
460
461 ftrace_enabled
462 --------------
463
464 The following tracers (listed below) give different output depending
465 on whether or not the sysctl ftrace_enabled is set. To set ftrace_enabled,
466 one can either use the sysctl function or set it via the proc
467 file system interface.
468
469   sysctl kernel.ftrace_enabled=1
470
471  or
472
473   echo 1 > /proc/sys/kernel/ftrace_enabled
474
475 To disable ftrace_enabled simply replace the '1' with '0' in
476 the above commands.
477
478 When ftrace_enabled is set the tracers will also record the functions
479 that are within the trace. The descriptions of the tracers
480 will also show an example with ftrace enabled.
481
482
483 irqsoff
484 -------
485
486 When interrupts are disabled, the CPU can not react to any other
487 external event (besides NMIs and SMIs). This prevents the timer
488 interrupt from triggering or the mouse interrupt from letting the
489 kernel know of a new mouse event. The result is a latency with the
490 reaction time.
491
492 The irqsoff tracer tracks the time for which interrupts are disabled.
493 When a new maximum latency is hit, the tracer saves the trace leading up
494 to that latency point so that every time a new maximum is reached, the old
495 saved trace is discarded and the new trace is saved.
496
497 To reset the maximum, echo 0 into tracing_max_latency. Here is an
498 example:
499
500  # echo irqsoff > /debug/tracing/current_tracer
501  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_max_latency
502  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
503  # ls -ltr
504  [...]
505  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
506  # cat /debug/tracing/latency_trace
507 # tracer: irqsoff
508 #
509 irqsoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26
510 --------------------------------------------------------------------
511  latency: 12 us, #3/3, CPU#1 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
512     -----------------
513     | task: bash-3730 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
514     -----------------
515  => started at: sys_setpgid
516  => ended at:   sys_setpgid
517
518 #                _------=> CPU#
519 #               / _-----=> irqs-off
520 #              | / _----=> need-resched
521 #              || / _---=> hardirq/softirq
522 #              ||| / _--=> preempt-depth
523 #              |||| /
524 #              |||||     delay
525 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
526 #     \   /    |||||   \   |   /
527     bash-3730  1d...    0us : _write_lock_irq (sys_setpgid)
528     bash-3730  1d..1    1us+: _write_unlock_irq (sys_setpgid)
529     bash-3730  1d..2   14us : trace_hardirqs_on (sys_setpgid)
530
531
532 Here we see that that we had a latency of 12 microsecs (which is
533 very good). The _write_lock_irq in sys_setpgid disabled interrupts.
534 The difference between the 12 and the displayed timestamp 14us occurred
535 because the clock was incremented between the time of recording the max
536 latency and the time of recording the function that had that latency.
537
538 Note the above example had ftrace_enabled not set. If we set the
539 ftrace_enabled, we get a much larger output:
540
541 # tracer: irqsoff
542 #
543 irqsoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
544 --------------------------------------------------------------------
545  latency: 50 us, #101/101, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
546     -----------------
547     | task: ls-4339 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
548     -----------------
549  => started at: __alloc_pages_internal
550  => ended at:   __alloc_pages_internal
551
552 #                _------=> CPU#
553 #               / _-----=> irqs-off
554 #              | / _----=> need-resched
555 #              || / _---=> hardirq/softirq
556 #              ||| / _--=> preempt-depth
557 #              |||| /
558 #              |||||     delay
559 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
560 #     \   /    |||||   \   |   /
561       ls-4339  0...1    0us+: get_page_from_freelist (__alloc_pages_internal)
562       ls-4339  0d..1    3us : rmqueue_bulk (get_page_from_freelist)
563       ls-4339  0d..1    3us : _spin_lock (rmqueue_bulk)
564       ls-4339  0d..1    4us : add_preempt_count (_spin_lock)
565       ls-4339  0d..2    4us : __rmqueue (rmqueue_bulk)
566       ls-4339  0d..2    5us : __rmqueue_smallest (__rmqueue)
567       ls-4339  0d..2    5us : __mod_zone_page_state (__rmqueue_smallest)
568       ls-4339  0d..2    6us : __rmqueue (rmqueue_bulk)
569       ls-4339  0d..2    6us : __rmqueue_smallest (__rmqueue)
570       ls-4339  0d..2    7us : __mod_zone_page_state (__rmqueue_smallest)
571       ls-4339  0d..2    7us : __rmqueue (rmqueue_bulk)
572       ls-4339  0d..2    8us : __rmqueue_smallest (__rmqueue)
573 [...]
574       ls-4339  0d..2   46us : __rmqueue_smallest (__rmqueue)
575       ls-4339  0d..2   47us : __mod_zone_page_state (__rmqueue_smallest)
576       ls-4339  0d..2   47us : __rmqueue (rmqueue_bulk)
577       ls-4339  0d..2   48us : __rmqueue_smallest (__rmqueue)
578       ls-4339  0d..2   48us : __mod_zone_page_state (__rmqueue_smallest)
579       ls-4339  0d..2   49us : _spin_unlock (rmqueue_bulk)
580       ls-4339  0d..2   49us : sub_preempt_count (_spin_unlock)
581       ls-4339  0d..1   50us : get_page_from_freelist (__alloc_pages_internal)
582       ls-4339  0d..2   51us : trace_hardirqs_on (__alloc_pages_internal)
583
584
585
586 Here we traced a 50 microsecond latency. But we also see all the
587 functions that were called during that time. Note that by enabling
588 function tracing, we incur an added overhead. This overhead may
589 extend the latency times. But nevertheless, this trace has provided
590 some very helpful debugging information.
591
592
593 preemptoff
594 ----------
595
596 When preemption is disabled, we may be able to receive interrupts but
597 the task cannot be preempted and a higher priority task must wait
598 for preemption to be enabled again before it can preempt a lower
599 priority task.
600
601 The preemptoff tracer traces the places that disable preemption.
602 Like the irqsoff tracer, it records the maximum latency for which preemption
603 was disabled. The control of preemptoff tracer is much like the irqsoff
604 tracer.
605
606  # echo preemptoff > /debug/tracing/current_tracer
607  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_max_latency
608  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
609  # ls -ltr
610  [...]
611  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
612  # cat /debug/tracing/latency_trace
613 # tracer: preemptoff
614 #
615 preemptoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
616 --------------------------------------------------------------------
617  latency: 29 us, #3/3, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
618     -----------------
619     | task: sshd-4261 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
620     -----------------
621  => started at: do_IRQ
622  => ended at:   __do_softirq
623
624 #                _------=> CPU#
625 #               / _-----=> irqs-off
626 #              | / _----=> need-resched
627 #              || / _---=> hardirq/softirq
628 #              ||| / _--=> preempt-depth
629 #              |||| /
630 #              |||||     delay
631 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
632 #     \   /    |||||   \   |   /
633     sshd-4261  0d.h.    0us+: irq_enter (do_IRQ)
634     sshd-4261  0d.s.   29us : _local_bh_enable (__do_softirq)
635     sshd-4261  0d.s1   30us : trace_preempt_on (__do_softirq)
636
637
638 This has some more changes. Preemption was disabled when an interrupt
639 came in (notice the 'h'), and was enabled while doing a softirq.
640 (notice the 's'). But we also see that interrupts have been disabled
641 when entering the preempt off section and leaving it (the 'd').
642 We do not know if interrupts were enabled in the mean time.
643
644 # tracer: preemptoff
645 #
646 preemptoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
647 --------------------------------------------------------------------
648  latency: 63 us, #87/87, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
649     -----------------
650     | task: sshd-4261 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
651     -----------------
652  => started at: remove_wait_queue
653  => ended at:   __do_softirq
654
655 #                _------=> CPU#
656 #               / _-----=> irqs-off
657 #              | / _----=> need-resched
658 #              || / _---=> hardirq/softirq
659 #              ||| / _--=> preempt-depth
660 #              |||| /
661 #              |||||     delay
662 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
663 #     \   /    |||||   \   |   /
664     sshd-4261  0d..1    0us : _spin_lock_irqsave (remove_wait_queue)
665     sshd-4261  0d..1    1us : _spin_unlock_irqrestore (remove_wait_queue)
666     sshd-4261  0d..1    2us : do_IRQ (common_interrupt)
667     sshd-4261  0d..1    2us : irq_enter (do_IRQ)
668     sshd-4261  0d..1    2us : idle_cpu (irq_enter)
669     sshd-4261  0d..1    3us : add_preempt_count (irq_enter)
670     sshd-4261  0d.h1    3us : idle_cpu (irq_enter)
671     sshd-4261  0d.h.    4us : handle_fasteoi_irq (do_IRQ)
672 [...]
673     sshd-4261  0d.h.   12us : add_preempt_count (_spin_lock)
674     sshd-4261  0d.h1   12us : ack_ioapic_quirk_irq (handle_fasteoi_irq)
675     sshd-4261  0d.h1   13us : move_native_irq (ack_ioapic_quirk_irq)
676     sshd-4261  0d.h1   13us : _spin_unlock (handle_fasteoi_irq)
677     sshd-4261  0d.h1   14us : sub_preempt_count (_spin_unlock)
678     sshd-4261  0d.h1   14us : irq_exit (do_IRQ)
679     sshd-4261  0d.h1   15us : sub_preempt_count (irq_exit)
680     sshd-4261  0d..2   15us : do_softirq (irq_exit)
681     sshd-4261  0d...   15us : __do_softirq (do_softirq)
682     sshd-4261  0d...   16us : __local_bh_disable (__do_softirq)
683     sshd-4261  0d...   16us+: add_preempt_count (__local_bh_disable)
684     sshd-4261  0d.s4   20us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
685     sshd-4261  0d.s4   21us : sub_preempt_count (local_bh_enable)
686     sshd-4261  0d.s5   21us : sub_preempt_count (local_bh_enable)
687 [...]
688     sshd-4261  0d.s6   41us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
689     sshd-4261  0d.s6   42us : sub_preempt_count (local_bh_enable)
690     sshd-4261  0d.s7   42us : sub_preempt_count (local_bh_enable)
691     sshd-4261  0d.s5   43us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
692     sshd-4261  0d.s5   43us : sub_preempt_count (local_bh_enable_ip)
693     sshd-4261  0d.s6   44us : sub_preempt_count (local_bh_enable_ip)
694     sshd-4261  0d.s5   44us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
695     sshd-4261  0d.s5   45us : sub_preempt_count (local_bh_enable)
696 [...]
697     sshd-4261  0d.s.   63us : _local_bh_enable (__do_softirq)
698     sshd-4261  0d.s1   64us : trace_preempt_on (__do_softirq)
699
700
701 The above is an example of the preemptoff trace with ftrace_enabled
702 set. Here we see that interrupts were disabled the entire time.
703 The irq_enter code lets us know that we entered an interrupt 'h'.
704 Before that, the functions being traced still show that it is not
705 in an interrupt, but we can see from the functions themselves that
706 this is not the case.
707
708 Notice that __do_softirq when called does not have a preempt_count.
709 It may seem that we missed a preempt enabling. What really happened
710 is that the preempt count is held on the thread's stack and we
711 switched to the softirq stack (4K stacks in effect). The code
712 does not copy the preempt count, but because interrupts are disabled,
713 we do not need to worry about it. Having a tracer like this is good
714 for letting people know what really happens inside the kernel.
715
716
717 preemptirqsoff
718 --------------
719
720 Knowing the locations that have interrupts disabled or preemption
721 disabled for the longest times is helpful. But sometimes we would
722 like to know when either preemption and/or interrupts are disabled.
723
724 Consider the following code:
725
726     local_irq_disable();
727     call_function_with_irqs_off();
728     preempt_disable();
729     call_function_with_irqs_and_preemption_off();
730     local_irq_enable();
731     call_function_with_preemption_off();
732     preempt_enable();
733
734 The irqsoff tracer will record the total length of
735 call_function_with_irqs_off() and
736 call_function_with_irqs_and_preemption_off().
737
738 The preemptoff tracer will record the total length of
739 call_function_with_irqs_and_preemption_off() and
740 call_function_with_preemption_off().
741
742 But neither will trace the time that interrupts and/or preemption
743 is disabled. This total time is the time that we can not schedule.
744 To record this time, use the preemptirqsoff tracer.
745
746 Again, using this trace is much like the irqsoff and preemptoff tracers.
747
748  # echo preemptirqsoff > /debug/tracing/current_tracer
749  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_max_latency
750  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
751  # ls -ltr
752  [...]
753  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
754  # cat /debug/tracing/latency_trace
755 # tracer: preemptirqsoff
756 #
757 preemptirqsoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
758 --------------------------------------------------------------------
759  latency: 293 us, #3/3, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
760     -----------------
761     | task: ls-4860 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
762     -----------------
763  => started at: apic_timer_interrupt
764  => ended at:   __do_softirq
765
766 #                _------=> CPU#
767 #               / _-----=> irqs-off
768 #              | / _----=> need-resched
769 #              || / _---=> hardirq/softirq
770 #              ||| / _--=> preempt-depth
771 #              |||| /
772 #              |||||     delay
773 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
774 #     \   /    |||||   \   |   /
775       ls-4860  0d...    0us!: trace_hardirqs_off_thunk (apic_timer_interrupt)
776       ls-4860  0d.s.  294us : _local_bh_enable (__do_softirq)
777       ls-4860  0d.s1  294us : trace_preempt_on (__do_softirq)
778
779
780
781 The trace_hardirqs_off_thunk is called from assembly on x86 when
782 interrupts are disabled in the assembly code. Without the function
783 tracing, we do not know if interrupts were enabled within the preemption
784 points. We do see that it started with preemption enabled.
785
786 Here is a trace with ftrace_enabled set:
787
788
789 # tracer: preemptirqsoff
790 #
791 preemptirqsoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
792 --------------------------------------------------------------------
793  latency: 105 us, #183/183, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
794     -----------------
795     | task: sshd-4261 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
796     -----------------
797  => started at: write_chan
798  => ended at:   __do_softirq
799
800 #                _------=> CPU#
801 #               / _-----=> irqs-off
802 #              | / _----=> need-resched
803 #              || / _---=> hardirq/softirq
804 #              ||| / _--=> preempt-depth
805 #              |||| /
806 #              |||||     delay
807 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
808 #     \   /    |||||   \   |   /
809       ls-4473  0.N..    0us : preempt_schedule (write_chan)
810       ls-4473  0dN.1    1us : _spin_lock (schedule)
811       ls-4473  0dN.1    2us : add_preempt_count (_spin_lock)
812       ls-4473  0d..2    2us : put_prev_task_fair (schedule)
813 [...]
814       ls-4473  0d..2   13us : set_normalized_timespec (ktime_get_ts)
815       ls-4473  0d..2   13us : __switch_to (schedule)
816     sshd-4261  0d..2   14us : finish_task_switch (schedule)
817     sshd-4261  0d..2   14us : _spin_unlock_irq (finish_task_switch)
818     sshd-4261  0d..1   15us : add_preempt_count (_spin_lock_irqsave)
819     sshd-4261  0d..2   16us : _spin_unlock_irqrestore (hrtick_set)
820     sshd-4261  0d..2   16us : do_IRQ (common_interrupt)
821     sshd-4261  0d..2   17us : irq_enter (do_IRQ)
822     sshd-4261  0d..2   17us : idle_cpu (irq_enter)
823     sshd-4261  0d..2   18us : add_preempt_count (irq_enter)
824     sshd-4261  0d.h2   18us : idle_cpu (irq_enter)
825     sshd-4261  0d.h.   18us : handle_fasteoi_irq (do_IRQ)
826     sshd-4261  0d.h.   19us : _spin_lock (handle_fasteoi_irq)
827     sshd-4261  0d.h.   19us : add_preempt_count (_spin_lock)
828     sshd-4261  0d.h1   20us : _spin_unlock (handle_fasteoi_irq)
829     sshd-4261  0d.h1   20us : sub_preempt_count (_spin_unlock)
830 [...]
831     sshd-4261  0d.h1   28us : _spin_unlock (handle_fasteoi_irq)
832     sshd-4261  0d.h1   29us : sub_preempt_count (_spin_unlock)
833     sshd-4261  0d.h2   29us : irq_exit (do_IRQ)
834     sshd-4261  0d.h2   29us : sub_preempt_count (irq_exit)
835     sshd-4261  0d..3   30us : do_softirq (irq_exit)
836     sshd-4261  0d...   30us : __do_softirq (do_softirq)
837     sshd-4261  0d...   31us : __local_bh_disable (__do_softirq)
838     sshd-4261  0d...   31us+: add_preempt_count (__local_bh_disable)
839     sshd-4261  0d.s4   34us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
840 [...]
841     sshd-4261  0d.s3   43us : sub_preempt_count (local_bh_enable_ip)
842     sshd-4261  0d.s4   44us : sub_preempt_count (local_bh_enable_ip)
843     sshd-4261  0d.s3   44us : smp_apic_timer_interrupt (apic_timer_interrupt)
844     sshd-4261  0d.s3   45us : irq_enter (smp_apic_timer_interrupt)
845     sshd-4261  0d.s3   45us : idle_cpu (irq_enter)
846     sshd-4261  0d.s3   46us : add_preempt_count (irq_enter)
847     sshd-4261  0d.H3   46us : idle_cpu (irq_enter)
848     sshd-4261  0d.H3   47us : hrtimer_interrupt (smp_apic_timer_interrupt)
849     sshd-4261  0d.H3   47us : ktime_get (hrtimer_interrupt)
850 [...]
851     sshd-4261  0d.H3   81us : tick_program_event (hrtimer_interrupt)
852     sshd-4261  0d.H3   82us : ktime_get (tick_program_event)
853     sshd-4261  0d.H3   82us : ktime_get_ts (ktime_get)
854     sshd-4261  0d.H3   83us : getnstimeofday (ktime_get_ts)
855     sshd-4261  0d.H3   83us : set_normalized_timespec (ktime_get_ts)
856     sshd-4261  0d.H3   84us : clockevents_program_event (tick_program_event)
857     sshd-4261  0d.H3   84us : lapic_next_event (clockevents_program_event)
858     sshd-4261  0d.H3   85us : irq_exit (smp_apic_timer_interrupt)
859     sshd-4261  0d.H3   85us : sub_preempt_count (irq_exit)
860     sshd-4261  0d.s4   86us : sub_preempt_count (irq_exit)
861     sshd-4261  0d.s3   86us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
862 [...]
863     sshd-4261  0d.s1   98us : sub_preempt_count (net_rx_action)
864     sshd-4261  0d.s.   99us : add_preempt_count (_spin_lock_irq)
865     sshd-4261  0d.s1   99us+: _spin_unlock_irq (run_timer_softirq)
866     sshd-4261  0d.s.  104us : _local_bh_enable (__do_softirq)
867     sshd-4261  0d.s.  104us : sub_preempt_count (_local_bh_enable)
868     sshd-4261  0d.s.  105us : _local_bh_enable (__do_softirq)
869     sshd-4261  0d.s1  105us : trace_preempt_on (__do_softirq)
870
871
872 This is a very interesting trace. It started with the preemption of
873 the ls task. We see that the task had the "need_resched" bit set
874 via the 'N' in the trace.  Interrupts were disabled before the spin_lock
875 at the beginning of the trace. We see that a schedule took place to run
876 sshd.  When the interrupts were enabled, we took an interrupt.
877 On return from the interrupt handler, the softirq ran. We took another
878 interrupt while running the softirq as we see from the capital 'H'.
879
880
881 wakeup
882 ------
883
884 In a Real-Time environment it is very important to know the wakeup
885 time it takes for the highest priority task that is woken up to the
886 time that it executes. This is also known as "schedule latency".
887 I stress the point that this is about RT tasks. It is also important
888 to know the scheduling latency of non-RT tasks, but the average
889 schedule latency is better for non-RT tasks. Tools like
890 LatencyTop are more appropriate for such measurements.
891
892 Real-Time environments are interested in the worst case latency.
893 That is the longest latency it takes for something to happen, and
894 not the average. We can have a very fast scheduler that may only
895 have a large latency once in a while, but that would not work well
896 with Real-Time tasks.  The wakeup tracer was designed to record
897 the worst case wakeups of RT tasks. Non-RT tasks are not recorded
898 because the tracer only records one worst case and tracing non-RT
899 tasks that are unpredictable will overwrite the worst case latency
900 of RT tasks.
901
902 Since this tracer only deals with RT tasks, we will run this slightly
903 differently than we did with the previous tracers. Instead of performing
904 an 'ls', we will run 'sleep 1' under 'chrt' which changes the
905 priority of the task.
906
907  # echo wakeup > /debug/tracing/current_tracer
908  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_max_latency
909  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
910  # chrt -f 5 sleep 1
911  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
912  # cat /debug/tracing/latency_trace
913 # tracer: wakeup
914 #
915 wakeup latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
916 --------------------------------------------------------------------
917  latency: 4 us, #2/2, CPU#1 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
918     -----------------
919     | task: sleep-4901 (uid:0 nice:0 policy:1 rt_prio:5)
920     -----------------
921
922 #                _------=> CPU#
923 #               / _-----=> irqs-off
924 #              | / _----=> need-resched
925 #              || / _---=> hardirq/softirq
926 #              ||| / _--=> preempt-depth
927 #              |||| /
928 #              |||||     delay
929 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
930 #     \   /    |||||   \   |   /
931   <idle>-0     1d.h4    0us+: try_to_wake_up (wake_up_process)
932   <idle>-0     1d..4    4us : schedule (cpu_idle)
933
934
935
936 Running this on an idle system, we see that it only took 4 microseconds
937 to perform the task switch.  Note, since the trace marker in the
938 schedule is before the actual "switch", we stop the tracing when
939 the recorded task is about to schedule in. This may change if
940 we add a new marker at the end of the scheduler.
941
942 Notice that the recorded task is 'sleep' with the PID of 4901 and it
943 has an rt_prio of 5. This priority is user-space priority and not
944 the internal kernel priority. The policy is 1 for SCHED_FIFO and 2
945 for SCHED_RR.
946
947 Doing the same with chrt -r 5 and ftrace_enabled set.
948
949 # tracer: wakeup
950 #
951 wakeup latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
952 --------------------------------------------------------------------
953  latency: 50 us, #60/60, CPU#1 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
954     -----------------
955     | task: sleep-4068 (uid:0 nice:0 policy:2 rt_prio:5)
956     -----------------
957
958 #                _------=> CPU#
959 #               / _-----=> irqs-off
960 #              | / _----=> need-resched
961 #              || / _---=> hardirq/softirq
962 #              ||| / _--=> preempt-depth
963 #              |||| /
964 #              |||||     delay
965 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
966 #     \   /    |||||   \   |   /
967 ksoftirq-7     1d.H3    0us : try_to_wake_up (wake_up_process)
968 ksoftirq-7     1d.H4    1us : sub_preempt_count (marker_probe_cb)
969 ksoftirq-7     1d.H3    2us : check_preempt_wakeup (try_to_wake_up)
970 ksoftirq-7     1d.H3    3us : update_curr (check_preempt_wakeup)
971 ksoftirq-7     1d.H3    4us : calc_delta_mine (update_curr)
972 ksoftirq-7     1d.H3    5us : __resched_task (check_preempt_wakeup)
973 ksoftirq-7     1d.H3    6us : task_wake_up_rt (try_to_wake_up)
974 ksoftirq-7     1d.H3    7us : _spin_unlock_irqrestore (try_to_wake_up)
975 [...]
976 ksoftirq-7     1d.H2   17us : irq_exit (smp_apic_timer_interrupt)
977 ksoftirq-7     1d.H2   18us : sub_preempt_count (irq_exit)
978 ksoftirq-7     1d.s3   19us : sub_preempt_count (irq_exit)
979 ksoftirq-7     1..s2   20us : rcu_process_callbacks (__do_softirq)
980 [...]
981 ksoftirq-7     1..s2   26us : __rcu_process_callbacks (rcu_process_callbacks)
982 ksoftirq-7     1d.s2   27us : _local_bh_enable (__do_softirq)
983 ksoftirq-7     1d.s2   28us : sub_preempt_count (_local_bh_enable)
984 ksoftirq-7     1.N.3   29us : sub_preempt_count (ksoftirqd)
985 ksoftirq-7     1.N.2   30us : _cond_resched (ksoftirqd)
986 ksoftirq-7     1.N.2   31us : __cond_resched (_cond_resched)
987 ksoftirq-7     1.N.2   32us : add_preempt_count (__cond_resched)
988 ksoftirq-7     1.N.2   33us : schedule (__cond_resched)
989 ksoftirq-7     1.N.2   33us : add_preempt_count (schedule)
990 ksoftirq-7     1.N.3   34us : hrtick_clear (schedule)
991 ksoftirq-7     1dN.3   35us : _spin_lock (schedule)
992 ksoftirq-7     1dN.3   36us : add_preempt_count (_spin_lock)
993 ksoftirq-7     1d..4   37us : put_prev_task_fair (schedule)
994 ksoftirq-7     1d..4   38us : update_curr (put_prev_task_fair)
995 [...]
996 ksoftirq-7     1d..5   47us : _spin_trylock (tracing_record_cmdline)
997 ksoftirq-7     1d..5   48us : add_preempt_count (_spin_trylock)
998 ksoftirq-7     1d..6   49us : _spin_unlock (tracing_record_cmdline)
999 ksoftirq-7     1d..6   49us : sub_preempt_count (_spin_unlock)
1000 ksoftirq-7     1d..4   50us : schedule (__cond_resched)
1001
1002 The interrupt went off while running ksoftirqd. This task runs at
1003 SCHED_OTHER. Why did not we see the 'N' set early? This may be
1004 a harmless bug with x86_32 and 4K stacks. On x86_32 with 4K stacks
1005 configured, the interrupt and softirq run with their own stack.
1006 Some information is held on the top of the task's stack (need_resched
1007 and preempt_count are both stored there). The setting of the NEED_RESCHED
1008 bit is done directly to the task's stack, but the reading of the
1009 NEED_RESCHED is done by looking at the current stack, which in this case
1010 is the stack for the hard interrupt. This hides the fact that NEED_RESCHED
1011 has been set. We do not see the 'N' until we switch back to the task's
1012 assigned stack.
1013
1014 function
1015 --------
1016
1017 This tracer is the function tracer. Enabling the function tracer
1018 can be done from the debug file system. Make sure the ftrace_enabled is
1019 set; otherwise this tracer is a nop.
1020
1021  # sysctl kernel.ftrace_enabled=1
1022  # echo function > /debug/tracing/current_tracer
1023  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
1024  # usleep 1
1025  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
1026  # cat /debug/tracing/trace
1027 # tracer: function
1028 #
1029 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1030 #              | |      |          |         |
1031             bash-4003  [00]   123.638713: finish_task_switch <-schedule
1032             bash-4003  [00]   123.638714: _spin_unlock_irq <-finish_task_switch
1033             bash-4003  [00]   123.638714: sub_preempt_count <-_spin_unlock_irq
1034             bash-4003  [00]   123.638715: hrtick_set <-schedule
1035             bash-4003  [00]   123.638715: _spin_lock_irqsave <-hrtick_set
1036             bash-4003  [00]   123.638716: add_preempt_count <-_spin_lock_irqsave
1037             bash-4003  [00]   123.638716: _spin_unlock_irqrestore <-hrtick_set
1038             bash-4003  [00]   123.638717: sub_preempt_count <-_spin_unlock_irqrestore
1039             bash-4003  [00]   123.638717: hrtick_clear <-hrtick_set
1040             bash-4003  [00]   123.638718: sub_preempt_count <-schedule
1041             bash-4003  [00]   123.638718: sub_preempt_count <-preempt_schedule
1042             bash-4003  [00]   123.638719: wait_for_completion <-__stop_machine_run
1043             bash-4003  [00]   123.638719: wait_for_common <-wait_for_completion
1044             bash-4003  [00]   123.638720: _spin_lock_irq <-wait_for_common
1045             bash-4003  [00]   123.638720: add_preempt_count <-_spin_lock_irq
1046 [...]
1047
1048
1049 Note: function tracer uses ring buffers to store the above entries.
1050 The newest data may overwrite the oldest data. Sometimes using echo to
1051 stop the trace is not sufficient because the tracing could have overwritten
1052 the data that you wanted to record. For this reason, it is sometimes better to
1053 disable tracing directly from a program. This allows you to stop the
1054 tracing at the point that you hit the part that you are interested in.
1055 To disable the tracing directly from a C program, something like following
1056 code snippet can be used:
1057
1058 int trace_fd;
1059 [...]
1060 int main(int argc, char *argv[]) {
1061         [...]
1062         trace_fd = open("/debug/tracing/tracing_enabled", O_WRONLY);
1063         [...]
1064         if (condition_hit()) {
1065                 write(trace_fd, "0", 1);
1066         }
1067         [...]
1068 }
1069
1070 Note: Here we hard coded the path name. The debugfs mount is not
1071 guaranteed to be at /debug (and is more commonly at /sys/kernel/debug).
1072 For simple one time traces, the above is sufficent. For anything else,
1073 a search through /proc/mounts may be needed to find where the debugfs
1074 file-system is mounted.
1075
1076 dynamic ftrace
1077 --------------
1078
1079 If CONFIG_DYNAMIC_FTRACE is set, the system will run with
1080 virtually no overhead when function tracing is disabled. The way
1081 this works is the mcount function call (placed at the start of
1082 every kernel function, produced by the -pg switch in gcc), starts
1083 of pointing to a simple return. (Enabling FTRACE will include the
1084 -pg switch in the compiling of the kernel.)
1085
1086 At compile time every C file object is run through the
1087 recordmcount.pl script (located in the scripts directory). This
1088 script will process the C object using objdump to find all the
1089 locations in the .text section that call mcount. (Note, only
1090 the .text section is processed, since processing other sections
1091 like .init.text may cause races due to those sections being freed).
1092
1093 A new section called "__mcount_loc" is created that holds references
1094 to all the mcount call sites in the .text section. This section is
1095 compiled back into the original object. The final linker will add
1096 all these references into a single table.
1097
1098 On boot up, before SMP is initialized, the dynamic ftrace code
1099 scans this table and updates all the locations into nops. It also
1100 records the locations, which are added to the available_filter_functions
1101 list.  Modules are processed as they are loaded and before they are
1102 executed.  When a module is unloaded, it also removes its functions from
1103 the ftrace function list. This is automatic in the module unload
1104 code, and the module author does not need to worry about it.
1105
1106 When tracing is enabled, kstop_machine is called to prevent races
1107 with the CPUS executing code being modified (which can cause the
1108 CPU to do undesireable things), and the nops are patched back
1109 to calls. But this time, they do not call mcount (which is just
1110 a function stub). They now call into the ftrace infrastructure.
1111
1112 One special side-effect to the recording of the functions being
1113 traced is that we can now selectively choose which functions we
1114 wish to trace and which ones we want the mcount calls to remain as
1115 nops.
1116
1117 Two files are used, one for enabling and one for disabling the tracing
1118 of specified functions. They are:
1119
1120   set_ftrace_filter
1121
1122 and
1123
1124   set_ftrace_notrace
1125
1126 A list of available functions that you can add to these files is listed
1127 in:
1128
1129    available_filter_functions
1130
1131  # cat /debug/tracing/available_filter_functions
1132 put_prev_task_idle
1133 kmem_cache_create
1134 pick_next_task_rt
1135 get_online_cpus
1136 pick_next_task_fair
1137 mutex_lock
1138 [...]
1139
1140 If I am only interested in sys_nanosleep and hrtimer_interrupt:
1141
1142  # echo sys_nanosleep hrtimer_interrupt \
1143                 > /debug/tracing/set_ftrace_filter
1144  # echo ftrace > /debug/tracing/current_tracer
1145  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
1146  # usleep 1
1147  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
1148  # cat /debug/tracing/trace
1149 # tracer: ftrace
1150 #
1151 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1152 #              | |      |          |         |
1153           usleep-4134  [00]  1317.070017: hrtimer_interrupt <-smp_apic_timer_interrupt
1154           usleep-4134  [00]  1317.070111: sys_nanosleep <-syscall_call
1155           <idle>-0     [00]  1317.070115: hrtimer_interrupt <-smp_apic_timer_interrupt
1156
1157 To see which functions are being traced, you can cat the file:
1158
1159  # cat /debug/tracing/set_ftrace_filter
1160 hrtimer_interrupt
1161 sys_nanosleep
1162
1163
1164 Perhaps this is not enough. The filters also allow simple wild cards.
1165 Only the following are currently available
1166
1167   <match>*  - will match functions that begin with <match>
1168   *<match>  - will match functions that end with <match>
1169   *<match>* - will match functions that have <match> in it
1170
1171 These are the only wild cards which are supported.
1172
1173   <match>*<match> will not work.
1174
1175  # echo hrtimer_* > /debug/tracing/set_ftrace_filter
1176
1177 Produces:
1178
1179 # tracer: ftrace
1180 #
1181 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1182 #              | |      |          |         |
1183             bash-4003  [00]  1480.611794: hrtimer_init <-copy_process
1184             bash-4003  [00]  1480.611941: hrtimer_start <-hrtick_set
1185             bash-4003  [00]  1480.611956: hrtimer_cancel <-hrtick_clear
1186             bash-4003  [00]  1480.611956: hrtimer_try_to_cancel <-hrtimer_cancel
1187           <idle>-0     [00]  1480.612019: hrtimer_get_next_event <-get_next_timer_interrupt
1188           <idle>-0     [00]  1480.612025: hrtimer_get_next_event <-get_next_timer_interrupt
1189           <idle>-0     [00]  1480.612032: hrtimer_get_next_event <-get_next_timer_interrupt
1190           <idle>-0     [00]  1480.612037: hrtimer_get_next_event <-get_next_timer_interrupt
1191           <idle>-0     [00]  1480.612382: hrtimer_get_next_event <-get_next_timer_interrupt
1192
1193
1194 Notice that we lost the sys_nanosleep.
1195
1196  # cat /debug/tracing/set_ftrace_filter
1197 hrtimer_run_queues
1198 hrtimer_run_pending
1199 hrtimer_init
1200 hrtimer_cancel
1201 hrtimer_try_to_cancel
1202 hrtimer_forward
1203 hrtimer_start
1204 hrtimer_reprogram
1205 hrtimer_force_reprogram
1206 hrtimer_get_next_event
1207 hrtimer_interrupt
1208 hrtimer_nanosleep
1209 hrtimer_wakeup
1210 hrtimer_get_remaining
1211 hrtimer_get_res
1212 hrtimer_init_sleeper
1213
1214
1215 This is because the '>' and '>>' act just like they do in bash.
1216 To rewrite the filters, use '>'
1217 To append to the filters, use '>>'
1218
1219 To clear out a filter so that all functions will be recorded again:
1220
1221  # echo > /debug/tracing/set_ftrace_filter
1222  # cat /debug/tracing/set_ftrace_filter
1223  #
1224
1225 Again, now we want to append.
1226
1227  # echo sys_nanosleep > /debug/tracing/set_ftrace_filter
1228  # cat /debug/tracing/set_ftrace_filter
1229 sys_nanosleep
1230  # echo hrtimer_* >> /debug/tracing/set_ftrace_filter
1231  # cat /debug/tracing/set_ftrace_filter
1232 hrtimer_run_queues
1233 hrtimer_run_pending
1234 hrtimer_init
1235 hrtimer_cancel
1236 hrtimer_try_to_cancel
1237 hrtimer_forward
1238 hrtimer_start
1239 hrtimer_reprogram
1240 hrtimer_force_reprogram
1241 hrtimer_get_next_event
1242 hrtimer_interrupt
1243 sys_nanosleep
1244 hrtimer_nanosleep
1245 hrtimer_wakeup
1246 hrtimer_get_remaining
1247 hrtimer_get_res
1248 hrtimer_init_sleeper
1249
1250
1251 The set_ftrace_notrace prevents those functions from being traced.
1252
1253  # echo '*preempt*' '*lock*' > /debug/tracing/set_ftrace_notrace
1254
1255 Produces:
1256
1257 # tracer: ftrace
1258 #
1259 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1260 #              | |      |          |         |
1261             bash-4043  [01]   115.281644: finish_task_switch <-schedule
1262             bash-4043  [01]   115.281645: hrtick_set <-schedule
1263             bash-4043  [01]   115.281645: hrtick_clear <-hrtick_set
1264             bash-4043  [01]   115.281646: wait_for_completion <-__stop_machine_run
1265             bash-4043  [01]   115.281647: wait_for_common <-wait_for_completion
1266             bash-4043  [01]   115.281647: kthread_stop <-stop_machine_run
1267             bash-4043  [01]   115.281648: init_waitqueue_head <-kthread_stop
1268             bash-4043  [01]   115.281648: wake_up_process <-kthread_stop
1269             bash-4043  [01]   115.281649: try_to_wake_up <-wake_up_process
1270
1271 We can see that there's no more lock or preempt tracing.
1272
1273 trace_pipe
1274 ----------
1275
1276 The trace_pipe outputs the same content as the trace file, but the effect
1277 on the tracing is different. Every read from trace_pipe is consumed.
1278 This means that subsequent reads will be different. The trace
1279 is live.
1280
1281  # echo function > /debug/tracing/current_tracer
1282  # cat /debug/tracing/trace_pipe > /tmp/trace.out &
1283 [1] 4153
1284  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
1285  # usleep 1
1286  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
1287  # cat /debug/tracing/trace
1288 # tracer: function
1289 #
1290 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1291 #              | |      |          |         |
1292
1293  #
1294  # cat /tmp/trace.out
1295             bash-4043  [00] 41.267106: finish_task_switch <-schedule
1296             bash-4043  [00] 41.267106: hrtick_set <-schedule
1297             bash-4043  [00] 41.267107: hrtick_clear <-hrtick_set
1298             bash-4043  [00] 41.267108: wait_for_completion <-__stop_machine_run
1299             bash-4043  [00] 41.267108: wait_for_common <-wait_for_completion
1300             bash-4043  [00] 41.267109: kthread_stop <-stop_machine_run
1301             bash-4043  [00] 41.267109: init_waitqueue_head <-kthread_stop
1302             bash-4043  [00] 41.267110: wake_up_process <-kthread_stop
1303             bash-4043  [00] 41.267110: try_to_wake_up <-wake_up_process
1304             bash-4043  [00] 41.267111: select_task_rq_rt <-try_to_wake_up
1305
1306
1307 Note, reading the trace_pipe file will block until more input is added.
1308 By changing the tracer, trace_pipe will issue an EOF. We needed
1309 to set the function tracer _before_ we "cat" the trace_pipe file.
1310
1311
1312 trace entries
1313 -------------
1314
1315 Having too much or not enough data can be troublesome in diagnosing
1316 an issue in the kernel. The file buffer_size_kb is used to modify
1317 the size of the internal trace buffers. The number listed
1318 is the number of entries that can be recorded per CPU. To know
1319 the full size, multiply the number of possible CPUS with the
1320 number of entries.
1321
1322  # cat /debug/tracing/buffer_size_kb
1323 1408 (units kilobytes)
1324
1325 Note, to modify this, you must have tracing completely disabled. To do that,
1326 echo "nop" into the current_tracer. If the current_tracer is not set
1327 to "nop", an EINVAL error will be returned.
1328
1329  # echo nop > /debug/tracing/current_tracer
1330  # echo 10000 > /debug/tracing/buffer_size_kb
1331  # cat /debug/tracing/buffer_size_kb
1332 10000 (units kilobytes)
1333
1334 The number of pages which will be allocated is limited to a percentage
1335 of available memory. Allocating too much will produce an error.
1336
1337  # echo 1000000000000 > /debug/tracing/buffer_size_kb
1338 -bash: echo: write error: Cannot allocate memory
1339  # cat /debug/tracing/buffer_size_kb
1340 85
1341