Merge branch 'tracing-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[safe/jmp/linux-2.6] / Documentation / trace / 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
19 performance 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
23 the tracers that are currently in ftrace include a tracer to
24 trace context switches, the time it takes for a high priority
25 task to run after it was woken up, the time interrupts are
26 disabled, and more (ftrace allows for tracer plugins, which
27 means that the list of 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
34 well 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
42   simplicity 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:
54
55         This is used to set or display the current tracer
56         that is configured.
57
58   available_tracers:
59
60         This holds the different types of tracers that
61         have been compiled into the kernel. The
62         tracers listed here can be configured by
63         echoing their name into current_tracer.
64
65   tracing_enabled:
66
67         This sets or displays whether the current_tracer
68         is activated and tracing or not. Echo 0 into this
69         file to disable the tracer or 1 to enable it.
70
71   trace:
72
73         This file holds the output of the trace in a human
74         readable format (described below).
75
76   latency_trace:
77
78         This file shows the same trace but the information
79         is organized more to display possible latencies
80         in the system (described below).
81
82   trace_pipe:
83
84         The output is the same as the "trace" file but this
85         file is meant to be streamed with live tracing.
86         Reads from this file will block until new data
87         is retrieved. Unlike the "trace" and "latency_trace"
88         files, this file is a consumer. This means reading
89         from this file causes sequential reads to display
90         more current data. Once data is read from this
91         file, it is consumed, and will not be read
92         again with a sequential read. The "trace" and
93         "latency_trace" files are static, and if the
94         tracer is not adding more data, they will display
95         the same information every time they are read.
96
97   trace_options:
98
99         This file lets the user control the amount of data
100         that is displayed in one of the above output
101         files.
102
103   tracing_max_latency:
104
105         Some of the tracers record the max latency.
106         For example, the time interrupts are disabled.
107         This time is saved in this file. The max trace
108         will also be stored, and displayed by either
109         "trace" or "latency_trace".  A new max trace will
110         only be recorded if the latency is greater than
111         the value in this file. (in microseconds)
112
113   buffer_size_kb:
114
115         This sets or displays the number of kilobytes each CPU
116         buffer can hold. The tracer buffers are the same size
117         for each CPU. The displayed number is the size of the
118         CPU buffer and not total size of all buffers. The
119         trace buffers are allocated in pages (blocks of memory
120         that the kernel uses for allocation, usually 4 KB in size).
121         If the last page allocated has room for more bytes
122         than requested, the rest of the page will be used,
123         making the actual allocation bigger than requested.
124         ( Note, the size may not be a multiple of the page size
125           due to buffer managment overhead. )
126
127         This can only be updated when the current_tracer
128         is set to "nop".
129
130   tracing_cpumask:
131
132         This is a mask that lets the user only trace
133         on specified CPUS. The format is a hex string
134         representing the CPUS.
135
136   set_ftrace_filter:
137
138         When dynamic ftrace is configured in (see the
139         section below "dynamic ftrace"), the code is dynamically
140         modified (code text rewrite) to disable calling of the
141         function profiler (mcount). This lets tracing be configured
142         in with practically no overhead in performance.  This also
143         has a side effect of enabling or disabling specific functions
144         to be traced. Echoing names of functions into this file
145         will limit the trace to only those functions.
146
147   set_ftrace_notrace:
148
149         This has an effect opposite to that of
150         set_ftrace_filter. Any function that is added here will not
151         be traced. If a function exists in both set_ftrace_filter
152         and set_ftrace_notrace, the function will _not_ be traced.
153
154   set_ftrace_pid:
155
156         Have the function tracer only trace a single thread.
157
158   set_graph_function:
159
160         Set a "trigger" function where tracing should start
161         with the function graph tracer (See the section
162         "dynamic ftrace" for more details).
163
164   available_filter_functions:
165
166         This lists the functions that ftrace
167         has processed and can trace. These are the function
168         names that you can pass to "set_ftrace_filter" or
169         "set_ftrace_notrace". (See the section "dynamic ftrace"
170         below for more details.)
171
172
173 The Tracers
174 -----------
175
176 Here is the list of current tracers that may be configured.
177
178   "function"
179
180         Function call tracer to trace all kernel functions.
181
182   "function_graph"
183
184         Similar to the function tracer except that the
185         function tracer probes the functions on their entry
186         whereas the function graph tracer traces on both entry
187         and exit of the functions. It then provides the ability
188         to draw a graph of function calls similar to C code
189         source.
190
191   "sched_switch"
192
193         Traces the context switches and wakeups between tasks.
194
195   "irqsoff"
196
197         Traces the areas that disable interrupts and saves
198         the trace with the longest max latency.
199         See tracing_max_latency. When a new max is recorded,
200         it replaces the old trace. It is best to view this
201         trace via the latency_trace file.
202
203   "preemptoff"
204
205         Similar to irqsoff but traces and records the amount of
206         time for which preemption is disabled.
207
208   "preemptirqsoff"
209
210         Similar to irqsoff and preemptoff, but traces and
211         records the largest time for which irqs and/or preemption
212         is disabled.
213
214   "wakeup"
215
216         Traces and records the max latency that it takes for
217         the highest priority task to get scheduled after
218         it has been woken up.
219
220   "hw-branch-tracer"
221
222         Uses the BTS CPU feature on x86 CPUs to traces all
223         branches executed.
224
225   "nop"
226
227         This is the "trace nothing" tracer. To remove all
228         tracers from tracing simply echo "nop" into
229         current_tracer.
230
231
232 Examples of using the tracer
233 ----------------------------
234
235 Here are typical examples of using the tracers when controlling
236 them only with the debugfs interface (without using any
237 user-land utilities).
238
239 Output format:
240 --------------
241
242 Here is an example of the output format of the file "trace"
243
244                              --------
245 # tracer: function
246 #
247 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
248 #              | |      |          |         |
249             bash-4251  [01] 10152.583854: path_put <-path_walk
250             bash-4251  [01] 10152.583855: dput <-path_put
251             bash-4251  [01] 10152.583855: _atomic_dec_and_lock <-dput
252                              --------
253
254 A header is printed with the tracer name that is represented by
255 the trace. In this case the tracer is "function". Then a header
256 showing the format. Task name "bash", the task PID "4251", the
257 CPU that it was running on "01", the timestamp in <secs>.<usecs>
258 format, the function name that was traced "path_put" and the
259 parent function that called this function "path_walk". The
260 timestamp is the time at which the function was entered.
261
262 The sched_switch tracer also includes tracing of task wakeups
263 and context switches.
264
265      ksoftirqd/1-7     [01]  1453.070013:      7:115:R   +  2916:115:S
266      ksoftirqd/1-7     [01]  1453.070013:      7:115:R   +    10:115:S
267      ksoftirqd/1-7     [01]  1453.070013:      7:115:R ==>    10:115:R
268         events/1-10    [01]  1453.070013:     10:115:S ==>  2916:115:R
269      kondemand/1-2916  [01]  1453.070013:   2916:115:S ==>     7:115:R
270      ksoftirqd/1-7     [01]  1453.070013:      7:115:S ==>     0:140:R
271
272 Wake ups are represented by a "+" and the context switches are
273 shown as "==>".  The format is:
274
275  Context switches:
276
277        Previous task              Next Task
278
279   <pid>:<prio>:<state>  ==>  <pid>:<prio>:<state>
280
281  Wake ups:
282
283        Current task               Task waking up
284
285   <pid>:<prio>:<state>    +  <pid>:<prio>:<state>
286
287 The prio is the internal kernel priority, which is the inverse
288 of the priority that is usually displayed by user-space tools.
289 Zero represents the highest priority (99). Prio 100 starts the
290 "nice" priorities with 100 being equal to nice -20 and 139 being
291 nice 19. The prio "140" is reserved for the idle task which is
292 the lowest priority thread (pid 0).
293
294
295 Latency trace format
296 --------------------
297
298 For traces that display latency times, the latency_trace file
299 gives somewhat more information to see why a latency happened.
300 Here is a typical trace.
301
302 # tracer: irqsoff
303 #
304 irqsoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
305 --------------------------------------------------------------------
306  latency: 97 us, #3/3, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
307     -----------------
308     | task: swapper-0 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
309     -----------------
310  => started at: apic_timer_interrupt
311  => ended at:   do_softirq
312
313 #                _------=> CPU#
314 #               / _-----=> irqs-off
315 #              | / _----=> need-resched
316 #              || / _---=> hardirq/softirq
317 #              ||| / _--=> preempt-depth
318 #              |||| /
319 #              |||||     delay
320 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
321 #     \   /    |||||   \   |   /
322   <idle>-0     0d..1    0us+: trace_hardirqs_off_thunk (apic_timer_interrupt)
323   <idle>-0     0d.s.   97us : __do_softirq (do_softirq)
324   <idle>-0     0d.s1   98us : trace_hardirqs_on (do_softirq)
325
326
327 This shows that the current tracer is "irqsoff" tracing the time
328 for which interrupts were disabled. It gives the trace version
329 and the version of the kernel upon which this was executed on
330 (2.6.26-rc8). Then it displays the max latency in microsecs (97
331 us). The number of trace entries displayed and the total number
332 recorded (both are three: #3/3). The type of preemption that was
333 used (PREEMPT). VP, KP, SP, and HP are always zero and are
334 reserved for later use. #P is the number of online CPUS (#P:2).
335
336 The task is the process that was running when the latency
337 occurred. (swapper pid: 0).
338
339 The start and stop (the functions in which the interrupts were
340 disabled and enabled respectively) that caused the latencies:
341
342   apic_timer_interrupt is where the interrupts were disabled.
343   do_softirq is where they were enabled again.
344
345 The next lines after the header are the trace itself. The header
346 explains which is which.
347
348   cmd: The name of the process in the trace.
349
350   pid: The PID of that process.
351
352   CPU#: The CPU which the process was running on.
353
354   irqs-off: 'd' interrupts are disabled. '.' otherwise.
355             Note: If the architecture does not support a way to
356                   read the irq flags variable, an 'X' will always
357                   be printed here.
358
359   need-resched: 'N' task need_resched is set, '.' otherwise.
360
361   hardirq/softirq:
362         'H' - hard irq occurred inside a softirq.
363         'h' - hard irq is running
364         's' - soft irq is running
365         '.' - normal context.
366
367   preempt-depth: The level of preempt_disabled
368
369 The above is mostly meaningful for kernel developers.
370
371   time: This differs from the trace file output. The trace file output
372         includes an absolute timestamp. The timestamp used by the
373         latency_trace file is relative to the start of the trace.
374
375   delay: This is just to help catch your eye a bit better. And
376          needs to be fixed to be only relative to the same CPU.
377          The marks are determined by the difference between this
378          current trace and the next trace.
379           '!' - greater than preempt_mark_thresh (default 100)
380           '+' - greater than 1 microsecond
381           ' ' - less than or equal to 1 microsecond.
382
383   The rest is the same as the 'trace' file.
384
385
386 trace_options
387 -------------
388
389 The trace_options file is used to control what gets printed in
390 the trace output. To see what is available, simply cat the file:
391
392   cat /debug/tracing/trace_options
393   print-parent nosym-offset nosym-addr noverbose noraw nohex nobin \
394   noblock nostacktrace nosched-tree nouserstacktrace nosym-userobj
395
396 To disable one of the options, echo in the option prepended with
397 "no".
398
399   echo noprint-parent > /debug/tracing/trace_options
400
401 To enable an option, leave off the "no".
402
403   echo sym-offset > /debug/tracing/trace_options
404
405 Here are the available options:
406
407   print-parent - On function traces, display the calling (parent)
408                  function as well as the function being traced.
409
410   print-parent:
411    bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul <-strict_strtoul
412
413   noprint-parent:
414    bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul
415
416
417   sym-offset - Display not only the function name, but also the
418                offset in the function. For example, instead of
419                seeing just "ktime_get", you will see
420                "ktime_get+0xb/0x20".
421
422   sym-offset:
423    bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul+0x6/0xa0
424
425   sym-addr - this will also display the function address as well
426              as the function name.
427
428   sym-addr:
429    bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul <c0339346>
430
431   verbose - This deals with the latency_trace file.
432
433     bash  4000 1 0 00000000 00010a95 [58127d26] 1720.415ms \
434     (+0.000ms): simple_strtoul (strict_strtoul)
435
436   raw - This will display raw numbers. This option is best for
437         use with user applications that can translate the raw
438         numbers better than having it done in the kernel.
439
440   hex - Similar to raw, but the numbers will be in a hexadecimal
441         format.
442
443   bin - This will print out the formats in raw binary.
444
445   block - TBD (needs update)
446
447   stacktrace - This is one of the options that changes the trace
448                itself. When a trace is recorded, so is the stack
449                of functions. This allows for back traces of
450                trace sites.
451
452   userstacktrace - This option changes the trace. It records a
453                    stacktrace of the current userspace thread.
454
455   sym-userobj - when user stacktrace are enabled, look up which
456                 object the address belongs to, and print a
457                 relative address. This is especially useful when
458                 ASLR is on, otherwise you don't get a chance to
459                 resolve the address to object/file/line after
460                 the app is no longer running
461
462                 The lookup is performed when you read
463                 trace,trace_pipe,latency_trace. Example:
464
465                 a.out-1623  [000] 40874.465068: /root/a.out[+0x480] <-/root/a.out[+0
466 x494] <- /root/a.out[+0x4a8] <- /lib/libc-2.7.so[+0x1e1a6]
467
468   sched-tree - trace all tasks that are on the runqueue, at
469                every scheduling event. Will add overhead if
470                there's a lot of tasks running at once.
471
472
473 sched_switch
474 ------------
475
476 This tracer simply records schedule switches. Here is an example
477 of how to use it.
478
479  # echo sched_switch > /debug/tracing/current_tracer
480  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
481  # sleep 1
482  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
483  # cat /debug/tracing/trace
484
485 # tracer: sched_switch
486 #
487 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
488 #              | |      |          |         |
489             bash-3997  [01]   240.132281:   3997:120:R   +  4055:120:R
490             bash-3997  [01]   240.132284:   3997:120:R ==>  4055:120:R
491            sleep-4055  [01]   240.132371:   4055:120:S ==>  3997:120:R
492             bash-3997  [01]   240.132454:   3997:120:R   +  4055:120:S
493             bash-3997  [01]   240.132457:   3997:120:R ==>  4055:120:R
494            sleep-4055  [01]   240.132460:   4055:120:D ==>  3997:120:R
495             bash-3997  [01]   240.132463:   3997:120:R   +  4055:120:D
496             bash-3997  [01]   240.132465:   3997:120:R ==>  4055:120:R
497           <idle>-0     [00]   240.132589:      0:140:R   +     4:115:S
498           <idle>-0     [00]   240.132591:      0:140:R ==>     4:115:R
499      ksoftirqd/0-4     [00]   240.132595:      4:115:S ==>     0:140:R
500           <idle>-0     [00]   240.132598:      0:140:R   +     4:115:S
501           <idle>-0     [00]   240.132599:      0:140:R ==>     4:115:R
502      ksoftirqd/0-4     [00]   240.132603:      4:115:S ==>     0:140:R
503            sleep-4055  [01]   240.133058:   4055:120:S ==>  3997:120:R
504  [...]
505
506
507 As we have discussed previously about this format, the header
508 shows the name of the trace and points to the options. The
509 "FUNCTION" is a misnomer since here it represents the wake ups
510 and context switches.
511
512 The sched_switch file only lists the wake ups (represented with
513 '+') and context switches ('==>') with the previous task or
514 current task first followed by the next task or task waking up.
515 The format for both of these is PID:KERNEL-PRIO:TASK-STATE.
516 Remember that the KERNEL-PRIO is the inverse of the actual
517 priority with zero (0) being the highest priority and the nice
518 values starting at 100 (nice -20). Below is a quick chart to map
519 the kernel priority to user land priorities.
520
521    Kernel Space                     User Space
522  ===============================================================
523    0(high) to  98(low)     user RT priority 99(high) to 1(low)
524                            with SCHED_RR or SCHED_FIFO
525  ---------------------------------------------------------------
526   99                       sched_priority is not used in scheduling
527                            decisions(it must be specified as 0)
528  ---------------------------------------------------------------
529  100(high) to 139(low)     user nice -20(high) to 19(low)
530  ---------------------------------------------------------------
531  140                       idle task priority
532  ---------------------------------------------------------------
533
534 The task states are:
535
536  R - running : wants to run, may not actually be running
537  S - sleep   : process is waiting to be woken up (handles signals)
538  D - disk sleep (uninterruptible sleep) : process must be woken up
539                                         (ignores signals)
540  T - stopped : process suspended
541  t - traced  : process is being traced (with something like gdb)
542  Z - zombie  : process waiting to be cleaned up
543  X - unknown
544
545
546 ftrace_enabled
547 --------------
548
549 The following tracers (listed below) give different output
550 depending on whether or not the sysctl ftrace_enabled is set. To
551 set ftrace_enabled, one can either use the sysctl function or
552 set it via the proc file system interface.
553
554   sysctl kernel.ftrace_enabled=1
555
556  or
557
558   echo 1 > /proc/sys/kernel/ftrace_enabled
559
560 To disable ftrace_enabled simply replace the '1' with '0' in the
561 above commands.
562
563 When ftrace_enabled is set the tracers will also record the
564 functions that are within the trace. The descriptions of the
565 tracers will also show an example with ftrace enabled.
566
567
568 irqsoff
569 -------
570
571 When interrupts are disabled, the CPU can not react to any other
572 external event (besides NMIs and SMIs). This prevents the timer
573 interrupt from triggering or the mouse interrupt from letting
574 the kernel know of a new mouse event. The result is a latency
575 with the reaction time.
576
577 The irqsoff tracer tracks the time for which interrupts are
578 disabled. When a new maximum latency is hit, the tracer saves
579 the trace leading up to that latency point so that every time a
580 new maximum is reached, the old saved trace is discarded and the
581 new trace is saved.
582
583 To reset the maximum, echo 0 into tracing_max_latency. Here is
584 an example:
585
586  # echo irqsoff > /debug/tracing/current_tracer
587  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_max_latency
588  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
589  # ls -ltr
590  [...]
591  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
592  # cat /debug/tracing/latency_trace
593 # tracer: irqsoff
594 #
595 irqsoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26
596 --------------------------------------------------------------------
597  latency: 12 us, #3/3, CPU#1 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
598     -----------------
599     | task: bash-3730 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
600     -----------------
601  => started at: sys_setpgid
602  => ended at:   sys_setpgid
603
604 #                _------=> CPU#
605 #               / _-----=> irqs-off
606 #              | / _----=> need-resched
607 #              || / _---=> hardirq/softirq
608 #              ||| / _--=> preempt-depth
609 #              |||| /
610 #              |||||     delay
611 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
612 #     \   /    |||||   \   |   /
613     bash-3730  1d...    0us : _write_lock_irq (sys_setpgid)
614     bash-3730  1d..1    1us+: _write_unlock_irq (sys_setpgid)
615     bash-3730  1d..2   14us : trace_hardirqs_on (sys_setpgid)
616
617
618 Here we see that that we had a latency of 12 microsecs (which is
619 very good). The _write_lock_irq in sys_setpgid disabled
620 interrupts. The difference between the 12 and the displayed
621 timestamp 14us occurred because the clock was incremented
622 between the time of recording the max latency and the time of
623 recording the function that had that latency.
624
625 Note the above example had ftrace_enabled not set. If we set the
626 ftrace_enabled, we get a much larger output:
627
628 # tracer: irqsoff
629 #
630 irqsoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
631 --------------------------------------------------------------------
632  latency: 50 us, #101/101, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
633     -----------------
634     | task: ls-4339 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
635     -----------------
636  => started at: __alloc_pages_internal
637  => ended at:   __alloc_pages_internal
638
639 #                _------=> CPU#
640 #               / _-----=> irqs-off
641 #              | / _----=> need-resched
642 #              || / _---=> hardirq/softirq
643 #              ||| / _--=> preempt-depth
644 #              |||| /
645 #              |||||     delay
646 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
647 #     \   /    |||||   \   |   /
648       ls-4339  0...1    0us+: get_page_from_freelist (__alloc_pages_internal)
649       ls-4339  0d..1    3us : rmqueue_bulk (get_page_from_freelist)
650       ls-4339  0d..1    3us : _spin_lock (rmqueue_bulk)
651       ls-4339  0d..1    4us : add_preempt_count (_spin_lock)
652       ls-4339  0d..2    4us : __rmqueue (rmqueue_bulk)
653       ls-4339  0d..2    5us : __rmqueue_smallest (__rmqueue)
654       ls-4339  0d..2    5us : __mod_zone_page_state (__rmqueue_smallest)
655       ls-4339  0d..2    6us : __rmqueue (rmqueue_bulk)
656       ls-4339  0d..2    6us : __rmqueue_smallest (__rmqueue)
657       ls-4339  0d..2    7us : __mod_zone_page_state (__rmqueue_smallest)
658       ls-4339  0d..2    7us : __rmqueue (rmqueue_bulk)
659       ls-4339  0d..2    8us : __rmqueue_smallest (__rmqueue)
660 [...]
661       ls-4339  0d..2   46us : __rmqueue_smallest (__rmqueue)
662       ls-4339  0d..2   47us : __mod_zone_page_state (__rmqueue_smallest)
663       ls-4339  0d..2   47us : __rmqueue (rmqueue_bulk)
664       ls-4339  0d..2   48us : __rmqueue_smallest (__rmqueue)
665       ls-4339  0d..2   48us : __mod_zone_page_state (__rmqueue_smallest)
666       ls-4339  0d..2   49us : _spin_unlock (rmqueue_bulk)
667       ls-4339  0d..2   49us : sub_preempt_count (_spin_unlock)
668       ls-4339  0d..1   50us : get_page_from_freelist (__alloc_pages_internal)
669       ls-4339  0d..2   51us : trace_hardirqs_on (__alloc_pages_internal)
670
671
672
673 Here we traced a 50 microsecond latency. But we also see all the
674 functions that were called during that time. Note that by
675 enabling function tracing, we incur an added overhead. This
676 overhead may extend the latency times. But nevertheless, this
677 trace has provided some very helpful debugging information.
678
679
680 preemptoff
681 ----------
682
683 When preemption is disabled, we may be able to receive
684 interrupts but the task cannot be preempted and a higher
685 priority task must wait for preemption to be enabled again
686 before it can preempt a lower priority task.
687
688 The preemptoff tracer traces the places that disable preemption.
689 Like the irqsoff tracer, it records the maximum latency for
690 which preemption was disabled. The control of preemptoff tracer
691 is much like the irqsoff tracer.
692
693  # echo preemptoff > /debug/tracing/current_tracer
694  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_max_latency
695  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
696  # ls -ltr
697  [...]
698  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
699  # cat /debug/tracing/latency_trace
700 # tracer: preemptoff
701 #
702 preemptoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
703 --------------------------------------------------------------------
704  latency: 29 us, #3/3, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
705     -----------------
706     | task: sshd-4261 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
707     -----------------
708  => started at: do_IRQ
709  => ended at:   __do_softirq
710
711 #                _------=> CPU#
712 #               / _-----=> irqs-off
713 #              | / _----=> need-resched
714 #              || / _---=> hardirq/softirq
715 #              ||| / _--=> preempt-depth
716 #              |||| /
717 #              |||||     delay
718 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
719 #     \   /    |||||   \   |   /
720     sshd-4261  0d.h.    0us+: irq_enter (do_IRQ)
721     sshd-4261  0d.s.   29us : _local_bh_enable (__do_softirq)
722     sshd-4261  0d.s1   30us : trace_preempt_on (__do_softirq)
723
724
725 This has some more changes. Preemption was disabled when an
726 interrupt came in (notice the 'h'), and was enabled while doing
727 a softirq. (notice the 's'). But we also see that interrupts
728 have been disabled when entering the preempt off section and
729 leaving it (the 'd'). We do not know if interrupts were enabled
730 in the mean time.
731
732 # tracer: preemptoff
733 #
734 preemptoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
735 --------------------------------------------------------------------
736  latency: 63 us, #87/87, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
737     -----------------
738     | task: sshd-4261 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
739     -----------------
740  => started at: remove_wait_queue
741  => ended at:   __do_softirq
742
743 #                _------=> CPU#
744 #               / _-----=> irqs-off
745 #              | / _----=> need-resched
746 #              || / _---=> hardirq/softirq
747 #              ||| / _--=> preempt-depth
748 #              |||| /
749 #              |||||     delay
750 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
751 #     \   /    |||||   \   |   /
752     sshd-4261  0d..1    0us : _spin_lock_irqsave (remove_wait_queue)
753     sshd-4261  0d..1    1us : _spin_unlock_irqrestore (remove_wait_queue)
754     sshd-4261  0d..1    2us : do_IRQ (common_interrupt)
755     sshd-4261  0d..1    2us : irq_enter (do_IRQ)
756     sshd-4261  0d..1    2us : idle_cpu (irq_enter)
757     sshd-4261  0d..1    3us : add_preempt_count (irq_enter)
758     sshd-4261  0d.h1    3us : idle_cpu (irq_enter)
759     sshd-4261  0d.h.    4us : handle_fasteoi_irq (do_IRQ)
760 [...]
761     sshd-4261  0d.h.   12us : add_preempt_count (_spin_lock)
762     sshd-4261  0d.h1   12us : ack_ioapic_quirk_irq (handle_fasteoi_irq)
763     sshd-4261  0d.h1   13us : move_native_irq (ack_ioapic_quirk_irq)
764     sshd-4261  0d.h1   13us : _spin_unlock (handle_fasteoi_irq)
765     sshd-4261  0d.h1   14us : sub_preempt_count (_spin_unlock)
766     sshd-4261  0d.h1   14us : irq_exit (do_IRQ)
767     sshd-4261  0d.h1   15us : sub_preempt_count (irq_exit)
768     sshd-4261  0d..2   15us : do_softirq (irq_exit)
769     sshd-4261  0d...   15us : __do_softirq (do_softirq)
770     sshd-4261  0d...   16us : __local_bh_disable (__do_softirq)
771     sshd-4261  0d...   16us+: add_preempt_count (__local_bh_disable)
772     sshd-4261  0d.s4   20us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
773     sshd-4261  0d.s4   21us : sub_preempt_count (local_bh_enable)
774     sshd-4261  0d.s5   21us : sub_preempt_count (local_bh_enable)
775 [...]
776     sshd-4261  0d.s6   41us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
777     sshd-4261  0d.s6   42us : sub_preempt_count (local_bh_enable)
778     sshd-4261  0d.s7   42us : sub_preempt_count (local_bh_enable)
779     sshd-4261  0d.s5   43us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
780     sshd-4261  0d.s5   43us : sub_preempt_count (local_bh_enable_ip)
781     sshd-4261  0d.s6   44us : sub_preempt_count (local_bh_enable_ip)
782     sshd-4261  0d.s5   44us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
783     sshd-4261  0d.s5   45us : sub_preempt_count (local_bh_enable)
784 [...]
785     sshd-4261  0d.s.   63us : _local_bh_enable (__do_softirq)
786     sshd-4261  0d.s1   64us : trace_preempt_on (__do_softirq)
787
788
789 The above is an example of the preemptoff trace with
790 ftrace_enabled set. Here we see that interrupts were disabled
791 the entire time. The irq_enter code lets us know that we entered
792 an interrupt 'h'. Before that, the functions being traced still
793 show that it is not in an interrupt, but we can see from the
794 functions themselves that this is not the case.
795
796 Notice that __do_softirq when called does not have a
797 preempt_count. It may seem that we missed a preempt enabling.
798 What really happened is that the preempt count is held on the
799 thread's stack and we switched to the softirq stack (4K stacks
800 in effect). The code does not copy the preempt count, but
801 because interrupts are disabled, we do not need to worry about
802 it. Having a tracer like this is good for letting people know
803 what really happens inside the kernel.
804
805
806 preemptirqsoff
807 --------------
808
809 Knowing the locations that have interrupts disabled or
810 preemption disabled for the longest times is helpful. But
811 sometimes we would like to know when either preemption and/or
812 interrupts are disabled.
813
814 Consider the following code:
815
816     local_irq_disable();
817     call_function_with_irqs_off();
818     preempt_disable();
819     call_function_with_irqs_and_preemption_off();
820     local_irq_enable();
821     call_function_with_preemption_off();
822     preempt_enable();
823
824 The irqsoff tracer will record the total length of
825 call_function_with_irqs_off() and
826 call_function_with_irqs_and_preemption_off().
827
828 The preemptoff tracer will record the total length of
829 call_function_with_irqs_and_preemption_off() and
830 call_function_with_preemption_off().
831
832 But neither will trace the time that interrupts and/or
833 preemption is disabled. This total time is the time that we can
834 not schedule. To record this time, use the preemptirqsoff
835 tracer.
836
837 Again, using this trace is much like the irqsoff and preemptoff
838 tracers.
839
840  # echo preemptirqsoff > /debug/tracing/current_tracer
841  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_max_latency
842  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
843  # ls -ltr
844  [...]
845  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
846  # cat /debug/tracing/latency_trace
847 # tracer: preemptirqsoff
848 #
849 preemptirqsoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
850 --------------------------------------------------------------------
851  latency: 293 us, #3/3, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
852     -----------------
853     | task: ls-4860 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
854     -----------------
855  => started at: apic_timer_interrupt
856  => ended at:   __do_softirq
857
858 #                _------=> CPU#
859 #               / _-----=> irqs-off
860 #              | / _----=> need-resched
861 #              || / _---=> hardirq/softirq
862 #              ||| / _--=> preempt-depth
863 #              |||| /
864 #              |||||     delay
865 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
866 #     \   /    |||||   \   |   /
867       ls-4860  0d...    0us!: trace_hardirqs_off_thunk (apic_timer_interrupt)
868       ls-4860  0d.s.  294us : _local_bh_enable (__do_softirq)
869       ls-4860  0d.s1  294us : trace_preempt_on (__do_softirq)
870
871
872
873 The trace_hardirqs_off_thunk is called from assembly on x86 when
874 interrupts are disabled in the assembly code. Without the
875 function tracing, we do not know if interrupts were enabled
876 within the preemption points. We do see that it started with
877 preemption enabled.
878
879 Here is a trace with ftrace_enabled set:
880
881
882 # tracer: preemptirqsoff
883 #
884 preemptirqsoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
885 --------------------------------------------------------------------
886  latency: 105 us, #183/183, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
887     -----------------
888     | task: sshd-4261 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
889     -----------------
890  => started at: write_chan
891  => ended at:   __do_softirq
892
893 #                _------=> CPU#
894 #               / _-----=> irqs-off
895 #              | / _----=> need-resched
896 #              || / _---=> hardirq/softirq
897 #              ||| / _--=> preempt-depth
898 #              |||| /
899 #              |||||     delay
900 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
901 #     \   /    |||||   \   |   /
902       ls-4473  0.N..    0us : preempt_schedule (write_chan)
903       ls-4473  0dN.1    1us : _spin_lock (schedule)
904       ls-4473  0dN.1    2us : add_preempt_count (_spin_lock)
905       ls-4473  0d..2    2us : put_prev_task_fair (schedule)
906 [...]
907       ls-4473  0d..2   13us : set_normalized_timespec (ktime_get_ts)
908       ls-4473  0d..2   13us : __switch_to (schedule)
909     sshd-4261  0d..2   14us : finish_task_switch (schedule)
910     sshd-4261  0d..2   14us : _spin_unlock_irq (finish_task_switch)
911     sshd-4261  0d..1   15us : add_preempt_count (_spin_lock_irqsave)
912     sshd-4261  0d..2   16us : _spin_unlock_irqrestore (hrtick_set)
913     sshd-4261  0d..2   16us : do_IRQ (common_interrupt)
914     sshd-4261  0d..2   17us : irq_enter (do_IRQ)
915     sshd-4261  0d..2   17us : idle_cpu (irq_enter)
916     sshd-4261  0d..2   18us : add_preempt_count (irq_enter)
917     sshd-4261  0d.h2   18us : idle_cpu (irq_enter)
918     sshd-4261  0d.h.   18us : handle_fasteoi_irq (do_IRQ)
919     sshd-4261  0d.h.   19us : _spin_lock (handle_fasteoi_irq)
920     sshd-4261  0d.h.   19us : add_preempt_count (_spin_lock)
921     sshd-4261  0d.h1   20us : _spin_unlock (handle_fasteoi_irq)
922     sshd-4261  0d.h1   20us : sub_preempt_count (_spin_unlock)
923 [...]
924     sshd-4261  0d.h1   28us : _spin_unlock (handle_fasteoi_irq)
925     sshd-4261  0d.h1   29us : sub_preempt_count (_spin_unlock)
926     sshd-4261  0d.h2   29us : irq_exit (do_IRQ)
927     sshd-4261  0d.h2   29us : sub_preempt_count (irq_exit)
928     sshd-4261  0d..3   30us : do_softirq (irq_exit)
929     sshd-4261  0d...   30us : __do_softirq (do_softirq)
930     sshd-4261  0d...   31us : __local_bh_disable (__do_softirq)
931     sshd-4261  0d...   31us+: add_preempt_count (__local_bh_disable)
932     sshd-4261  0d.s4   34us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
933 [...]
934     sshd-4261  0d.s3   43us : sub_preempt_count (local_bh_enable_ip)
935     sshd-4261  0d.s4   44us : sub_preempt_count (local_bh_enable_ip)
936     sshd-4261  0d.s3   44us : smp_apic_timer_interrupt (apic_timer_interrupt)
937     sshd-4261  0d.s3   45us : irq_enter (smp_apic_timer_interrupt)
938     sshd-4261  0d.s3   45us : idle_cpu (irq_enter)
939     sshd-4261  0d.s3   46us : add_preempt_count (irq_enter)
940     sshd-4261  0d.H3   46us : idle_cpu (irq_enter)
941     sshd-4261  0d.H3   47us : hrtimer_interrupt (smp_apic_timer_interrupt)
942     sshd-4261  0d.H3   47us : ktime_get (hrtimer_interrupt)
943 [...]
944     sshd-4261  0d.H3   81us : tick_program_event (hrtimer_interrupt)
945     sshd-4261  0d.H3   82us : ktime_get (tick_program_event)
946     sshd-4261  0d.H3   82us : ktime_get_ts (ktime_get)
947     sshd-4261  0d.H3   83us : getnstimeofday (ktime_get_ts)
948     sshd-4261  0d.H3   83us : set_normalized_timespec (ktime_get_ts)
949     sshd-4261  0d.H3   84us : clockevents_program_event (tick_program_event)
950     sshd-4261  0d.H3   84us : lapic_next_event (clockevents_program_event)
951     sshd-4261  0d.H3   85us : irq_exit (smp_apic_timer_interrupt)
952     sshd-4261  0d.H3   85us : sub_preempt_count (irq_exit)
953     sshd-4261  0d.s4   86us : sub_preempt_count (irq_exit)
954     sshd-4261  0d.s3   86us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
955 [...]
956     sshd-4261  0d.s1   98us : sub_preempt_count (net_rx_action)
957     sshd-4261  0d.s.   99us : add_preempt_count (_spin_lock_irq)
958     sshd-4261  0d.s1   99us+: _spin_unlock_irq (run_timer_softirq)
959     sshd-4261  0d.s.  104us : _local_bh_enable (__do_softirq)
960     sshd-4261  0d.s.  104us : sub_preempt_count (_local_bh_enable)
961     sshd-4261  0d.s.  105us : _local_bh_enable (__do_softirq)
962     sshd-4261  0d.s1  105us : trace_preempt_on (__do_softirq)
963
964
965 This is a very interesting trace. It started with the preemption
966 of the ls task. We see that the task had the "need_resched" bit
967 set via the 'N' in the trace.  Interrupts were disabled before
968 the spin_lock at the beginning of the trace. We see that a
969 schedule took place to run sshd.  When the interrupts were
970 enabled, we took an interrupt. On return from the interrupt
971 handler, the softirq ran. We took another interrupt while
972 running the softirq as we see from the capital 'H'.
973
974
975 wakeup
976 ------
977
978 In a Real-Time environment it is very important to know the
979 wakeup time it takes for the highest priority task that is woken
980 up to the time that it executes. This is also known as "schedule
981 latency". I stress the point that this is about RT tasks. It is
982 also important to know the scheduling latency of non-RT tasks,
983 but the average schedule latency is better for non-RT tasks.
984 Tools like LatencyTop are more appropriate for such
985 measurements.
986
987 Real-Time environments are interested in the worst case latency.
988 That is the longest latency it takes for something to happen,
989 and not the average. We can have a very fast scheduler that may
990 only have a large latency once in a while, but that would not
991 work well with Real-Time tasks.  The wakeup tracer was designed
992 to record the worst case wakeups of RT tasks. Non-RT tasks are
993 not recorded because the tracer only records one worst case and
994 tracing non-RT tasks that are unpredictable will overwrite the
995 worst case latency of RT tasks.
996
997 Since this tracer only deals with RT tasks, we will run this
998 slightly differently than we did with the previous tracers.
999 Instead of performing an 'ls', we will run 'sleep 1' under
1000 'chrt' which changes the priority of the task.
1001
1002  # echo wakeup > /debug/tracing/current_tracer
1003  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_max_latency
1004  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
1005  # chrt -f 5 sleep 1
1006  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
1007  # cat /debug/tracing/latency_trace
1008 # tracer: wakeup
1009 #
1010 wakeup latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
1011 --------------------------------------------------------------------
1012  latency: 4 us, #2/2, CPU#1 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
1013     -----------------
1014     | task: sleep-4901 (uid:0 nice:0 policy:1 rt_prio:5)
1015     -----------------
1016
1017 #                _------=> CPU#
1018 #               / _-----=> irqs-off
1019 #              | / _----=> need-resched
1020 #              || / _---=> hardirq/softirq
1021 #              ||| / _--=> preempt-depth
1022 #              |||| /
1023 #              |||||     delay
1024 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
1025 #     \   /    |||||   \   |   /
1026   <idle>-0     1d.h4    0us+: try_to_wake_up (wake_up_process)
1027   <idle>-0     1d..4    4us : schedule (cpu_idle)
1028
1029
1030 Running this on an idle system, we see that it only took 4
1031 microseconds to perform the task switch.  Note, since the trace
1032 marker in the schedule is before the actual "switch", we stop
1033 the tracing when the recorded task is about to schedule in. This
1034 may change if we add a new marker at the end of the scheduler.
1035
1036 Notice that the recorded task is 'sleep' with the PID of 4901
1037 and it has an rt_prio of 5. This priority is user-space priority
1038 and not the internal kernel priority. The policy is 1 for
1039 SCHED_FIFO and 2 for SCHED_RR.
1040
1041 Doing the same with chrt -r 5 and ftrace_enabled set.
1042
1043 # tracer: wakeup
1044 #
1045 wakeup latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
1046 --------------------------------------------------------------------
1047  latency: 50 us, #60/60, CPU#1 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
1048     -----------------
1049     | task: sleep-4068 (uid:0 nice:0 policy:2 rt_prio:5)
1050     -----------------
1051
1052 #                _------=> CPU#
1053 #               / _-----=> irqs-off
1054 #              | / _----=> need-resched
1055 #              || / _---=> hardirq/softirq
1056 #              ||| / _--=> preempt-depth
1057 #              |||| /
1058 #              |||||     delay
1059 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
1060 #     \   /    |||||   \   |   /
1061 ksoftirq-7     1d.H3    0us : try_to_wake_up (wake_up_process)
1062 ksoftirq-7     1d.H4    1us : sub_preempt_count (marker_probe_cb)
1063 ksoftirq-7     1d.H3    2us : check_preempt_wakeup (try_to_wake_up)
1064 ksoftirq-7     1d.H3    3us : update_curr (check_preempt_wakeup)
1065 ksoftirq-7     1d.H3    4us : calc_delta_mine (update_curr)
1066 ksoftirq-7     1d.H3    5us : __resched_task (check_preempt_wakeup)
1067 ksoftirq-7     1d.H3    6us : task_wake_up_rt (try_to_wake_up)
1068 ksoftirq-7     1d.H3    7us : _spin_unlock_irqrestore (try_to_wake_up)
1069 [...]
1070 ksoftirq-7     1d.H2   17us : irq_exit (smp_apic_timer_interrupt)
1071 ksoftirq-7     1d.H2   18us : sub_preempt_count (irq_exit)
1072 ksoftirq-7     1d.s3   19us : sub_preempt_count (irq_exit)
1073 ksoftirq-7     1..s2   20us : rcu_process_callbacks (__do_softirq)
1074 [...]
1075 ksoftirq-7     1..s2   26us : __rcu_process_callbacks (rcu_process_callbacks)
1076 ksoftirq-7     1d.s2   27us : _local_bh_enable (__do_softirq)
1077 ksoftirq-7     1d.s2   28us : sub_preempt_count (_local_bh_enable)
1078 ksoftirq-7     1.N.3   29us : sub_preempt_count (ksoftirqd)
1079 ksoftirq-7     1.N.2   30us : _cond_resched (ksoftirqd)
1080 ksoftirq-7     1.N.2   31us : __cond_resched (_cond_resched)
1081 ksoftirq-7     1.N.2   32us : add_preempt_count (__cond_resched)
1082 ksoftirq-7     1.N.2   33us : schedule (__cond_resched)
1083 ksoftirq-7     1.N.2   33us : add_preempt_count (schedule)
1084 ksoftirq-7     1.N.3   34us : hrtick_clear (schedule)
1085 ksoftirq-7     1dN.3   35us : _spin_lock (schedule)
1086 ksoftirq-7     1dN.3   36us : add_preempt_count (_spin_lock)
1087 ksoftirq-7     1d..4   37us : put_prev_task_fair (schedule)
1088 ksoftirq-7     1d..4   38us : update_curr (put_prev_task_fair)
1089 [...]
1090 ksoftirq-7     1d..5   47us : _spin_trylock (tracing_record_cmdline)
1091 ksoftirq-7     1d..5   48us : add_preempt_count (_spin_trylock)
1092 ksoftirq-7     1d..6   49us : _spin_unlock (tracing_record_cmdline)
1093 ksoftirq-7     1d..6   49us : sub_preempt_count (_spin_unlock)
1094 ksoftirq-7     1d..4   50us : schedule (__cond_resched)
1095
1096 The interrupt went off while running ksoftirqd. This task runs
1097 at SCHED_OTHER. Why did not we see the 'N' set early? This may
1098 be a harmless bug with x86_32 and 4K stacks. On x86_32 with 4K
1099 stacks configured, the interrupt and softirq run with their own
1100 stack. Some information is held on the top of the task's stack
1101 (need_resched and preempt_count are both stored there). The
1102 setting of the NEED_RESCHED bit is done directly to the task's
1103 stack, but the reading of the NEED_RESCHED is done by looking at
1104 the current stack, which in this case is the stack for the hard
1105 interrupt. This hides the fact that NEED_RESCHED has been set.
1106 We do not see the 'N' until we switch back to the task's
1107 assigned stack.
1108
1109 function
1110 --------
1111
1112 This tracer is the function tracer. Enabling the function tracer
1113 can be done from the debug file system. Make sure the
1114 ftrace_enabled is set; otherwise this tracer is a nop.
1115
1116  # sysctl kernel.ftrace_enabled=1
1117  # echo function > /debug/tracing/current_tracer
1118  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
1119  # usleep 1
1120  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
1121  # cat /debug/tracing/trace
1122 # tracer: function
1123 #
1124 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1125 #              | |      |          |         |
1126             bash-4003  [00]   123.638713: finish_task_switch <-schedule
1127             bash-4003  [00]   123.638714: _spin_unlock_irq <-finish_task_switch
1128             bash-4003  [00]   123.638714: sub_preempt_count <-_spin_unlock_irq
1129             bash-4003  [00]   123.638715: hrtick_set <-schedule
1130             bash-4003  [00]   123.638715: _spin_lock_irqsave <-hrtick_set
1131             bash-4003  [00]   123.638716: add_preempt_count <-_spin_lock_irqsave
1132             bash-4003  [00]   123.638716: _spin_unlock_irqrestore <-hrtick_set
1133             bash-4003  [00]   123.638717: sub_preempt_count <-_spin_unlock_irqrestore
1134             bash-4003  [00]   123.638717: hrtick_clear <-hrtick_set
1135             bash-4003  [00]   123.638718: sub_preempt_count <-schedule
1136             bash-4003  [00]   123.638718: sub_preempt_count <-preempt_schedule
1137             bash-4003  [00]   123.638719: wait_for_completion <-__stop_machine_run
1138             bash-4003  [00]   123.638719: wait_for_common <-wait_for_completion
1139             bash-4003  [00]   123.638720: _spin_lock_irq <-wait_for_common
1140             bash-4003  [00]   123.638720: add_preempt_count <-_spin_lock_irq
1141 [...]
1142
1143
1144 Note: function tracer uses ring buffers to store the above
1145 entries. The newest data may overwrite the oldest data.
1146 Sometimes using echo to stop the trace is not sufficient because
1147 the tracing could have overwritten the data that you wanted to
1148 record. For this reason, it is sometimes better to disable
1149 tracing directly from a program. This allows you to stop the
1150 tracing at the point that you hit the part that you are
1151 interested in. To disable the tracing directly from a C program,
1152 something like following code snippet can be used:
1153
1154 int trace_fd;
1155 [...]
1156 int main(int argc, char *argv[]) {
1157         [...]
1158         trace_fd = open("/debug/tracing/tracing_enabled", O_WRONLY);
1159         [...]
1160         if (condition_hit()) {
1161                 write(trace_fd, "0", 1);
1162         }
1163         [...]
1164 }
1165
1166 Note: Here we hard coded the path name. The debugfs mount is not
1167 guaranteed to be at /debug (and is more commonly at
1168 /sys/kernel/debug). For simple one time traces, the above is
1169 sufficent. For anything else, a search through /proc/mounts may
1170 be needed to find where the debugfs file-system is mounted.
1171
1172
1173 Single thread tracing
1174 ---------------------
1175
1176 By writing into /debug/tracing/set_ftrace_pid you can trace a
1177 single thread. For example:
1178
1179 # cat /debug/tracing/set_ftrace_pid
1180 no pid
1181 # echo 3111 > /debug/tracing/set_ftrace_pid
1182 # cat /debug/tracing/set_ftrace_pid
1183 3111
1184 # echo function > /debug/tracing/current_tracer
1185 # cat /debug/tracing/trace | head
1186  # tracer: function
1187  #
1188  #           TASK-PID    CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1189  #              | |       |          |         |
1190      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254676: finish_task_switch <-thread_return
1191      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254681: hrtimer_cancel <-schedule_hrtimeout_range
1192      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254682: hrtimer_try_to_cancel <-hrtimer_cancel
1193      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254683: lock_hrtimer_base <-hrtimer_try_to_cancel
1194      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254685: fget_light <-do_sys_poll
1195      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254686: pipe_poll <-do_sys_poll
1196 # echo -1 > /debug/tracing/set_ftrace_pid
1197 # cat /debug/tracing/trace |head
1198  # tracer: function
1199  #
1200  #           TASK-PID    CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1201  #              | |       |          |         |
1202  ##### CPU 3 buffer started ####
1203      yum-updatesd-3111  [003]  1701.957688: free_poll_entry <-poll_freewait
1204      yum-updatesd-3111  [003]  1701.957689: remove_wait_queue <-free_poll_entry
1205      yum-updatesd-3111  [003]  1701.957691: fput <-free_poll_entry
1206      yum-updatesd-3111  [003]  1701.957692: audit_syscall_exit <-sysret_audit
1207      yum-updatesd-3111  [003]  1701.957693: path_put <-audit_syscall_exit
1208
1209 If you want to trace a function when executing, you could use
1210 something like this simple program:
1211
1212 #include <stdio.h>
1213 #include <stdlib.h>
1214 #include <sys/types.h>
1215 #include <sys/stat.h>
1216 #include <fcntl.h>
1217 #include <unistd.h>
1218
1219 int main (int argc, char **argv)
1220 {
1221         if (argc < 1)
1222                 exit(-1);
1223
1224         if (fork() > 0) {
1225                 int fd, ffd;
1226                 char line[64];
1227                 int s;
1228
1229                 ffd = open("/debug/tracing/current_tracer", O_WRONLY);
1230                 if (ffd < 0)
1231                         exit(-1);
1232                 write(ffd, "nop", 3);
1233
1234                 fd = open("/debug/tracing/set_ftrace_pid", O_WRONLY);
1235                 s = sprintf(line, "%d\n", getpid());
1236                 write(fd, line, s);
1237
1238                 write(ffd, "function", 8);
1239
1240                 close(fd);
1241                 close(ffd);
1242
1243                 execvp(argv[1], argv+1);
1244         }
1245
1246         return 0;
1247 }
1248
1249
1250 hw-branch-tracer (x86 only)
1251 ---------------------------
1252
1253 This tracer uses the x86 last branch tracing hardware feature to
1254 collect a branch trace on all cpus with relatively low overhead.
1255
1256 The tracer uses a fixed-size circular buffer per cpu and only
1257 traces ring 0 branches. The trace file dumps that buffer in the
1258 following format:
1259
1260 # tracer: hw-branch-tracer
1261 #
1262 # CPU#        TO  <-  FROM
1263    0  scheduler_tick+0xb5/0x1bf   <-  task_tick_idle+0x5/0x6
1264    2  run_posix_cpu_timers+0x2b/0x72a     <-  run_posix_cpu_timers+0x25/0x72a
1265    0  scheduler_tick+0x139/0x1bf          <-  scheduler_tick+0xed/0x1bf
1266    0  scheduler_tick+0x17c/0x1bf          <-  scheduler_tick+0x148/0x1bf
1267    2  run_posix_cpu_timers+0x9e/0x72a     <-  run_posix_cpu_timers+0x5e/0x72a
1268    0  scheduler_tick+0x1b6/0x1bf          <-  scheduler_tick+0x1aa/0x1bf
1269
1270
1271 The tracer may be used to dump the trace for the oops'ing cpu on
1272 a kernel oops into the system log. To enable this,
1273 ftrace_dump_on_oops must be set. To set ftrace_dump_on_oops, one
1274 can either use the sysctl function or set it via the proc system
1275 interface.
1276
1277   sysctl kernel.ftrace_dump_on_oops=1
1278
1279 or
1280
1281   echo 1 > /proc/sys/kernel/ftrace_dump_on_oops
1282
1283
1284 Here's an example of such a dump after a null pointer
1285 dereference in a kernel module:
1286
1287 [57848.105921] BUG: unable to handle kernel NULL pointer dereference at 0000000000000000
1288 [57848.106019] IP: [<ffffffffa0000006>] open+0x6/0x14 [oops]
1289 [57848.106019] PGD 2354e9067 PUD 2375e7067 PMD 0
1290 [57848.106019] Oops: 0002 [#1] SMP
1291 [57848.106019] last sysfs file: /sys/devices/pci0000:00/0000:00:1e.0/0000:20:05.0/local_cpus
1292 [57848.106019] Dumping ftrace buffer:
1293 [57848.106019] ---------------------------------
1294 [...]
1295 [57848.106019]    0  chrdev_open+0xe6/0x165       <-  cdev_put+0x23/0x24
1296 [57848.106019]    0  chrdev_open+0x117/0x165      <-  chrdev_open+0xfa/0x165
1297 [57848.106019]    0  chrdev_open+0x120/0x165      <-  chrdev_open+0x11c/0x165
1298 [57848.106019]    0  chrdev_open+0x134/0x165      <-  chrdev_open+0x12b/0x165
1299 [57848.106019]    0  open+0x0/0x14 [oops]         <-  chrdev_open+0x144/0x165
1300 [57848.106019]    0  page_fault+0x0/0x30          <-  open+0x6/0x14 [oops]
1301 [57848.106019]    0  error_entry+0x0/0x5b         <-  page_fault+0x4/0x30
1302 [57848.106019]    0  error_kernelspace+0x0/0x31   <-  error_entry+0x59/0x5b
1303 [57848.106019]    0  error_sti+0x0/0x1    <-  error_kernelspace+0x2d/0x31
1304 [57848.106019]    0  page_fault+0x9/0x30          <-  error_sti+0x0/0x1
1305 [57848.106019]    0  do_page_fault+0x0/0x881      <-  page_fault+0x1a/0x30
1306 [...]
1307 [57848.106019]    0  do_page_fault+0x66b/0x881    <-  is_prefetch+0x1ee/0x1f2
1308 [57848.106019]    0  do_page_fault+0x6e0/0x881    <-  do_page_fault+0x67a/0x881
1309 [57848.106019]    0  oops_begin+0x0/0x96          <-  do_page_fault+0x6e0/0x881
1310 [57848.106019]    0  trace_hw_branch_oops+0x0/0x2d        <-  oops_begin+0x9/0x96
1311 [...]
1312 [57848.106019]    0  ds_suspend_bts+0x2a/0xe3     <-  ds_suspend_bts+0x1a/0xe3
1313 [57848.106019] ---------------------------------
1314 [57848.106019] CPU 0
1315 [57848.106019] Modules linked in: oops
1316 [57848.106019] Pid: 5542, comm: cat Tainted: G        W  2.6.28 #23
1317 [57848.106019] RIP: 0010:[<ffffffffa0000006>]  [<ffffffffa0000006>] open+0x6/0x14 [oops]
1318 [57848.106019] RSP: 0018:ffff880235457d48  EFLAGS: 00010246
1319 [...]
1320
1321
1322 function graph tracer
1323 ---------------------------
1324
1325 This tracer is similar to the function tracer except that it
1326 probes a function on its entry and its exit. This is done by
1327 using a dynamically allocated stack of return addresses in each
1328 task_struct. On function entry the tracer overwrites the return
1329 address of each function traced to set a custom probe. Thus the
1330 original return address is stored on the stack of return address
1331 in the task_struct.
1332
1333 Probing on both ends of a function leads to special features
1334 such as:
1335
1336 - measure of a function's time execution
1337 - having a reliable call stack to draw function calls graph
1338
1339 This tracer is useful in several situations:
1340
1341 - you want to find the reason of a strange kernel behavior and
1342   need to see what happens in detail on any areas (or specific
1343   ones).
1344
1345 - you are experiencing weird latencies but it's difficult to
1346   find its origin.
1347
1348 - you want to find quickly which path is taken by a specific
1349   function
1350
1351 - you just want to peek inside a working kernel and want to see
1352   what happens there.
1353
1354 # tracer: function_graph
1355 #
1356 # CPU  DURATION                  FUNCTION CALLS
1357 # |     |   |                     |   |   |   |
1358
1359  0)               |  sys_open() {
1360  0)               |    do_sys_open() {
1361  0)               |      getname() {
1362  0)               |        kmem_cache_alloc() {
1363  0)   1.382 us    |          __might_sleep();
1364  0)   2.478 us    |        }
1365  0)               |        strncpy_from_user() {
1366  0)               |          might_fault() {
1367  0)   1.389 us    |            __might_sleep();
1368  0)   2.553 us    |          }
1369  0)   3.807 us    |        }
1370  0)   7.876 us    |      }
1371  0)               |      alloc_fd() {
1372  0)   0.668 us    |        _spin_lock();
1373  0)   0.570 us    |        expand_files();
1374  0)   0.586 us    |        _spin_unlock();
1375
1376
1377 There are several columns that can be dynamically
1378 enabled/disabled. You can use every combination of options you
1379 want, depending on your needs.
1380
1381 - The cpu number on which the function executed is default
1382   enabled.  It is sometimes better to only trace one cpu (see
1383   tracing_cpu_mask file) or you might sometimes see unordered
1384   function calls while cpu tracing switch.
1385
1386         hide: echo nofuncgraph-cpu > /debug/tracing/trace_options
1387         show: echo funcgraph-cpu > /debug/tracing/trace_options
1388
1389 - The duration (function's time of execution) is displayed on
1390   the closing bracket line of a function or on the same line
1391   than the current function in case of a leaf one. It is default
1392   enabled.
1393
1394         hide: echo nofuncgraph-duration > /debug/tracing/trace_options
1395         show: echo funcgraph-duration > /debug/tracing/trace_options
1396
1397 - The overhead field precedes the duration field in case of
1398   reached duration thresholds.
1399
1400         hide: echo nofuncgraph-overhead > /debug/tracing/trace_options
1401         show: echo funcgraph-overhead > /debug/tracing/trace_options
1402         depends on: funcgraph-duration
1403
1404   ie:
1405
1406   0)               |    up_write() {
1407   0)   0.646 us    |      _spin_lock_irqsave();
1408   0)   0.684 us    |      _spin_unlock_irqrestore();
1409   0)   3.123 us    |    }
1410   0)   0.548 us    |    fput();
1411   0) + 58.628 us   |  }
1412
1413   [...]
1414
1415   0)               |      putname() {
1416   0)               |        kmem_cache_free() {
1417   0)   0.518 us    |          __phys_addr();
1418   0)   1.757 us    |        }
1419   0)   2.861 us    |      }
1420   0) ! 115.305 us  |    }
1421   0) ! 116.402 us  |  }
1422
1423   + means that the function exceeded 10 usecs.
1424   ! means that the function exceeded 100 usecs.
1425
1426
1427 - The task/pid field displays the thread cmdline and pid which
1428   executed the function. It is default disabled.
1429
1430         hide: echo nofuncgraph-proc > /debug/tracing/trace_options
1431         show: echo funcgraph-proc > /debug/tracing/trace_options
1432
1433   ie:
1434
1435   # tracer: function_graph
1436   #
1437   # CPU  TASK/PID        DURATION                  FUNCTION CALLS
1438   # |    |    |           |   |                     |   |   |   |
1439   0)    sh-4802     |               |                  d_free() {
1440   0)    sh-4802     |               |                    call_rcu() {
1441   0)    sh-4802     |               |                      __call_rcu() {
1442   0)    sh-4802     |   0.616 us    |                        rcu_process_gp_end();
1443   0)    sh-4802     |   0.586 us    |                        check_for_new_grace_period();
1444   0)    sh-4802     |   2.899 us    |                      }
1445   0)    sh-4802     |   4.040 us    |                    }
1446   0)    sh-4802     |   5.151 us    |                  }
1447   0)    sh-4802     | + 49.370 us   |                }
1448
1449
1450 - The absolute time field is an absolute timestamp given by the
1451   system clock since it started. A snapshot of this time is
1452   given on each entry/exit of functions
1453
1454         hide: echo nofuncgraph-abstime > /debug/tracing/trace_options
1455         show: echo funcgraph-abstime > /debug/tracing/trace_options
1456
1457   ie:
1458
1459   #
1460   #      TIME       CPU  DURATION                  FUNCTION CALLS
1461   #       |         |     |   |                     |   |   |   |
1462   360.774522 |   1)   0.541 us    |                                          }
1463   360.774522 |   1)   4.663 us    |                                        }
1464   360.774523 |   1)   0.541 us    |                                        __wake_up_bit();
1465   360.774524 |   1)   6.796 us    |                                      }
1466   360.774524 |   1)   7.952 us    |                                    }
1467   360.774525 |   1)   9.063 us    |                                  }
1468   360.774525 |   1)   0.615 us    |                                  journal_mark_dirty();
1469   360.774527 |   1)   0.578 us    |                                  __brelse();
1470   360.774528 |   1)               |                                  reiserfs_prepare_for_journal() {
1471   360.774528 |   1)               |                                    unlock_buffer() {
1472   360.774529 |   1)               |                                      wake_up_bit() {
1473   360.774529 |   1)               |                                        bit_waitqueue() {
1474   360.774530 |   1)   0.594 us    |                                          __phys_addr();
1475
1476
1477 You can put some comments on specific functions by using
1478 trace_printk() For example, if you want to put a comment inside
1479 the __might_sleep() function, you just have to include
1480 <linux/ftrace.h> and call trace_printk() inside __might_sleep()
1481
1482 trace_printk("I'm a comment!\n")
1483
1484 will produce:
1485
1486  1)               |             __might_sleep() {
1487  1)               |                /* I'm a comment! */
1488  1)   1.449 us    |             }
1489
1490
1491 You might find other useful features for this tracer in the
1492 following "dynamic ftrace" section such as tracing only specific
1493 functions or tasks.
1494
1495 dynamic ftrace
1496 --------------
1497
1498 If CONFIG_DYNAMIC_FTRACE is set, the system will run with
1499 virtually no overhead when function tracing is disabled. The way
1500 this works is the mcount function call (placed at the start of
1501 every kernel function, produced by the -pg switch in gcc),
1502 starts of pointing to a simple return. (Enabling FTRACE will
1503 include the -pg switch in the compiling of the kernel.)
1504
1505 At compile time every C file object is run through the
1506 recordmcount.pl script (located in the scripts directory). This
1507 script will process the C object using objdump to find all the
1508 locations in the .text section that call mcount. (Note, only the
1509 .text section is processed, since processing other sections like
1510 .init.text may cause races due to those sections being freed).
1511
1512 A new section called "__mcount_loc" is created that holds
1513 references to all the mcount call sites in the .text section.
1514 This section is compiled back into the original object. The
1515 final linker will add all these references into a single table.
1516
1517 On boot up, before SMP is initialized, the dynamic ftrace code
1518 scans this table and updates all the locations into nops. It
1519 also records the locations, which are added to the
1520 available_filter_functions list.  Modules are processed as they
1521 are loaded and before they are executed.  When a module is
1522 unloaded, it also removes its functions from the ftrace function
1523 list. This is automatic in the module unload code, and the
1524 module author does not need to worry about it.
1525
1526 When tracing is enabled, kstop_machine is called to prevent
1527 races with the CPUS executing code being modified (which can
1528 cause the CPU to do undesireable things), and the nops are
1529 patched back to calls. But this time, they do not call mcount
1530 (which is just a function stub). They now call into the ftrace
1531 infrastructure.
1532
1533 One special side-effect to the recording of the functions being
1534 traced is that we can now selectively choose which functions we
1535 wish to trace and which ones we want the mcount calls to remain
1536 as nops.
1537
1538 Two files are used, one for enabling and one for disabling the
1539 tracing of specified functions. They are:
1540
1541   set_ftrace_filter
1542
1543 and
1544
1545   set_ftrace_notrace
1546
1547 A list of available functions that you can add to these files is
1548 listed in:
1549
1550    available_filter_functions
1551
1552  # cat /debug/tracing/available_filter_functions
1553 put_prev_task_idle
1554 kmem_cache_create
1555 pick_next_task_rt
1556 get_online_cpus
1557 pick_next_task_fair
1558 mutex_lock
1559 [...]
1560
1561 If I am only interested in sys_nanosleep and hrtimer_interrupt:
1562
1563  # echo sys_nanosleep hrtimer_interrupt \
1564                 > /debug/tracing/set_ftrace_filter
1565  # echo ftrace > /debug/tracing/current_tracer
1566  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
1567  # usleep 1
1568  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
1569  # cat /debug/tracing/trace
1570 # tracer: ftrace
1571 #
1572 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1573 #              | |      |          |         |
1574           usleep-4134  [00]  1317.070017: hrtimer_interrupt <-smp_apic_timer_interrupt
1575           usleep-4134  [00]  1317.070111: sys_nanosleep <-syscall_call
1576           <idle>-0     [00]  1317.070115: hrtimer_interrupt <-smp_apic_timer_interrupt
1577
1578 To see which functions are being traced, you can cat the file:
1579
1580  # cat /debug/tracing/set_ftrace_filter
1581 hrtimer_interrupt
1582 sys_nanosleep
1583
1584
1585 Perhaps this is not enough. The filters also allow simple wild
1586 cards. Only the following are currently available
1587
1588   <match>*  - will match functions that begin with <match>
1589   *<match>  - will match functions that end with <match>
1590   *<match>* - will match functions that have <match> in it
1591
1592 These are the only wild cards which are supported.
1593
1594   <match>*<match> will not work.
1595
1596 Note: It is better to use quotes to enclose the wild cards,
1597       otherwise the shell may expand the parameters into names
1598       of files in the local directory.
1599
1600  # echo 'hrtimer_*' > /debug/tracing/set_ftrace_filter
1601
1602 Produces:
1603
1604 # tracer: ftrace
1605 #
1606 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1607 #              | |      |          |         |
1608             bash-4003  [00]  1480.611794: hrtimer_init <-copy_process
1609             bash-4003  [00]  1480.611941: hrtimer_start <-hrtick_set
1610             bash-4003  [00]  1480.611956: hrtimer_cancel <-hrtick_clear
1611             bash-4003  [00]  1480.611956: hrtimer_try_to_cancel <-hrtimer_cancel
1612           <idle>-0     [00]  1480.612019: hrtimer_get_next_event <-get_next_timer_interrupt
1613           <idle>-0     [00]  1480.612025: hrtimer_get_next_event <-get_next_timer_interrupt
1614           <idle>-0     [00]  1480.612032: hrtimer_get_next_event <-get_next_timer_interrupt
1615           <idle>-0     [00]  1480.612037: hrtimer_get_next_event <-get_next_timer_interrupt
1616           <idle>-0     [00]  1480.612382: hrtimer_get_next_event <-get_next_timer_interrupt
1617
1618
1619 Notice that we lost the sys_nanosleep.
1620
1621  # cat /debug/tracing/set_ftrace_filter
1622 hrtimer_run_queues
1623 hrtimer_run_pending
1624 hrtimer_init
1625 hrtimer_cancel
1626 hrtimer_try_to_cancel
1627 hrtimer_forward
1628 hrtimer_start
1629 hrtimer_reprogram
1630 hrtimer_force_reprogram
1631 hrtimer_get_next_event
1632 hrtimer_interrupt
1633 hrtimer_nanosleep
1634 hrtimer_wakeup
1635 hrtimer_get_remaining
1636 hrtimer_get_res
1637 hrtimer_init_sleeper
1638
1639
1640 This is because the '>' and '>>' act just like they do in bash.
1641 To rewrite the filters, use '>'
1642 To append to the filters, use '>>'
1643
1644 To clear out a filter so that all functions will be recorded
1645 again:
1646
1647  # echo > /debug/tracing/set_ftrace_filter
1648  # cat /debug/tracing/set_ftrace_filter
1649  #
1650
1651 Again, now we want to append.
1652
1653  # echo sys_nanosleep > /debug/tracing/set_ftrace_filter
1654  # cat /debug/tracing/set_ftrace_filter
1655 sys_nanosleep
1656  # echo 'hrtimer_*' >> /debug/tracing/set_ftrace_filter
1657  # cat /debug/tracing/set_ftrace_filter
1658 hrtimer_run_queues
1659 hrtimer_run_pending
1660 hrtimer_init
1661 hrtimer_cancel
1662 hrtimer_try_to_cancel
1663 hrtimer_forward
1664 hrtimer_start
1665 hrtimer_reprogram
1666 hrtimer_force_reprogram
1667 hrtimer_get_next_event
1668 hrtimer_interrupt
1669 sys_nanosleep
1670 hrtimer_nanosleep
1671 hrtimer_wakeup
1672 hrtimer_get_remaining
1673 hrtimer_get_res
1674 hrtimer_init_sleeper
1675
1676
1677 The set_ftrace_notrace prevents those functions from being
1678 traced.
1679
1680  # echo '*preempt*' '*lock*' > /debug/tracing/set_ftrace_notrace
1681
1682 Produces:
1683
1684 # tracer: ftrace
1685 #
1686 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1687 #              | |      |          |         |
1688             bash-4043  [01]   115.281644: finish_task_switch <-schedule
1689             bash-4043  [01]   115.281645: hrtick_set <-schedule
1690             bash-4043  [01]   115.281645: hrtick_clear <-hrtick_set
1691             bash-4043  [01]   115.281646: wait_for_completion <-__stop_machine_run
1692             bash-4043  [01]   115.281647: wait_for_common <-wait_for_completion
1693             bash-4043  [01]   115.281647: kthread_stop <-stop_machine_run
1694             bash-4043  [01]   115.281648: init_waitqueue_head <-kthread_stop
1695             bash-4043  [01]   115.281648: wake_up_process <-kthread_stop
1696             bash-4043  [01]   115.281649: try_to_wake_up <-wake_up_process
1697
1698 We can see that there's no more lock or preempt tracing.
1699
1700
1701 Dynamic ftrace with the function graph tracer
1702 ---------------------------------------------
1703
1704 Although what has been explained above concerns both the
1705 function tracer and the function-graph-tracer, there are some
1706 special features only available in the function-graph tracer.
1707
1708 If you want to trace only one function and all of its children,
1709 you just have to echo its name into set_graph_function:
1710
1711  echo __do_fault > set_graph_function
1712
1713 will produce the following "expanded" trace of the __do_fault()
1714 function:
1715
1716  0)               |  __do_fault() {
1717  0)               |    filemap_fault() {
1718  0)               |      find_lock_page() {
1719  0)   0.804 us    |        find_get_page();
1720  0)               |        __might_sleep() {
1721  0)   1.329 us    |        }
1722  0)   3.904 us    |      }
1723  0)   4.979 us    |    }
1724  0)   0.653 us    |    _spin_lock();
1725  0)   0.578 us    |    page_add_file_rmap();
1726  0)   0.525 us    |    native_set_pte_at();
1727  0)   0.585 us    |    _spin_unlock();
1728  0)               |    unlock_page() {
1729  0)   0.541 us    |      page_waitqueue();
1730  0)   0.639 us    |      __wake_up_bit();
1731  0)   2.786 us    |    }
1732  0) + 14.237 us   |  }
1733  0)               |  __do_fault() {
1734  0)               |    filemap_fault() {
1735  0)               |      find_lock_page() {
1736  0)   0.698 us    |        find_get_page();
1737  0)               |        __might_sleep() {
1738  0)   1.412 us    |        }
1739  0)   3.950 us    |      }
1740  0)   5.098 us    |    }
1741  0)   0.631 us    |    _spin_lock();
1742  0)   0.571 us    |    page_add_file_rmap();
1743  0)   0.526 us    |    native_set_pte_at();
1744  0)   0.586 us    |    _spin_unlock();
1745  0)               |    unlock_page() {
1746  0)   0.533 us    |      page_waitqueue();
1747  0)   0.638 us    |      __wake_up_bit();
1748  0)   2.793 us    |    }
1749  0) + 14.012 us   |  }
1750
1751 You can also expand several functions at once:
1752
1753  echo sys_open > set_graph_function
1754  echo sys_close >> set_graph_function
1755
1756 Now if you want to go back to trace all functions you can clear
1757 this special filter via:
1758
1759  echo > set_graph_function
1760
1761
1762 trace_pipe
1763 ----------
1764
1765 The trace_pipe outputs the same content as the trace file, but
1766 the effect on the tracing is different. Every read from
1767 trace_pipe is consumed. This means that subsequent reads will be
1768 different. The trace is live.
1769
1770  # echo function > /debug/tracing/current_tracer
1771  # cat /debug/tracing/trace_pipe > /tmp/trace.out &
1772 [1] 4153
1773  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
1774  # usleep 1
1775  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
1776  # cat /debug/tracing/trace
1777 # tracer: function
1778 #
1779 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1780 #              | |      |          |         |
1781
1782  #
1783  # cat /tmp/trace.out
1784             bash-4043  [00] 41.267106: finish_task_switch <-schedule
1785             bash-4043  [00] 41.267106: hrtick_set <-schedule
1786             bash-4043  [00] 41.267107: hrtick_clear <-hrtick_set
1787             bash-4043  [00] 41.267108: wait_for_completion <-__stop_machine_run
1788             bash-4043  [00] 41.267108: wait_for_common <-wait_for_completion
1789             bash-4043  [00] 41.267109: kthread_stop <-stop_machine_run
1790             bash-4043  [00] 41.267109: init_waitqueue_head <-kthread_stop
1791             bash-4043  [00] 41.267110: wake_up_process <-kthread_stop
1792             bash-4043  [00] 41.267110: try_to_wake_up <-wake_up_process
1793             bash-4043  [00] 41.267111: select_task_rq_rt <-try_to_wake_up
1794
1795
1796 Note, reading the trace_pipe file will block until more input is
1797 added. By changing the tracer, trace_pipe will issue an EOF. We
1798 needed to set the function tracer _before_ we "cat" the
1799 trace_pipe file.
1800
1801
1802 trace entries
1803 -------------
1804
1805 Having too much or not enough data can be troublesome in
1806 diagnosing an issue in the kernel. The file buffer_size_kb is
1807 used to modify the size of the internal trace buffers. The
1808 number listed is the number of entries that can be recorded per
1809 CPU. To know the full size, multiply the number of possible CPUS
1810 with the number of entries.
1811
1812  # cat /debug/tracing/buffer_size_kb
1813 1408 (units kilobytes)
1814
1815 Note, to modify this, you must have tracing completely disabled.
1816 To do that, echo "nop" into the current_tracer. If the
1817 current_tracer is not set to "nop", an EINVAL error will be
1818 returned.
1819
1820  # echo nop > /debug/tracing/current_tracer
1821  # echo 10000 > /debug/tracing/buffer_size_kb
1822  # cat /debug/tracing/buffer_size_kb
1823 10000 (units kilobytes)
1824
1825 The number of pages which will be allocated is limited to a
1826 percentage of available memory. Allocating too much will produce
1827 an error.
1828
1829  # echo 1000000000000 > /debug/tracing/buffer_size_kb
1830 -bash: echo: write error: Cannot allocate memory
1831  # cat /debug/tracing/buffer_size_kb
1832 85
1833
1834 -----------
1835
1836 More details can be found in the source code, in the
1837 kernel/tracing/*.c files.