MIPS: Tracing: Add dynamic function tracer support
authorWu Zhangjin <wuzhangjin@gmail.com>
Fri, 20 Nov 2009 12:34:32 +0000 (20:34 +0800)
committerRalf Baechle <ralf@linux-mips.org>
Thu, 17 Dec 2009 01:57:23 +0000 (01:57 +0000)
commit538f19526e40ce7a5a296fad6a3121409c890adc
treebbdf5a55a08dafaf2497a241703e944563241ddc
parente6299d2677e600f6a0bf93bbb89f20d3de5252de
MIPS: Tracing: Add dynamic function tracer support

With dynamic function tracer, by default, _mcount is defined as an
"empty" function, it returns directly without any more action . When
enabling it in user-space, it will jump to a real tracing
function(ftrace_caller), and do the real job for us.

Differ from the static function tracer, dynamic function tracer provides
two functions ftrace_make_call()/ftrace_make_nop() to enable/disable the
tracing of some indicated kernel functions(set_ftrace_filter).

In the -v4 version, the implementation of this support is basically the same as
X86 version does: _mcount is implemented as an empty function and ftrace_caller
is implemented as a real tracing function respectively.

But in this version, to support module tracing with the help of
-mlong-calls in arch/mips/Makefile:

MODFLAGS += -mlong-calls.

The stuff becomes a little more complex. We need to cope with two
different type of calling to _mcount.

For the kernel part, the calling to _mcount(result of "objdump -hdr
vmlinux"). is like this:

108:   03e0082d        move    at,ra
10c:   0c000000        jal     0 <fpcsr_pending>
                        10c: R_MIPS_26  _mcount
                        10c: R_MIPS_NONE        *ABS*
                        10c: R_MIPS_NONE        *ABS*
110:   00020021        nop

For the module with -mlong-calls, it looks like this:

c: 3c030000  lui v1,0x0
c: R_MIPS_HI16 _mcount
c: R_MIPS_NONE *ABS*
c: R_MIPS_NONE *ABS*
10: 64630000  daddiu v1,v1,0
10: R_MIPS_LO16 _mcount
10: R_MIPS_NONE *ABS*
10: R_MIPS_NONE *ABS*
14: 03e0082d  move at,ra
18: 0060f809  jalr v1

In the kernel version, there is only one "_mcount" string for every
kernel function, so, we just need to match this one in mcount_regex of
scripts/recordmcount.pl, but in the module version, we need to choose
one of the two to match. Herein, I choose the first one with
"R_MIPS_HI16 _mcount".

and In the kernel verion, without module tracing support, we just need
to replace "jal _mcount" by "jal ftrace_caller" to do real tracing, and
filter the tracing of some kernel functions via replacing it by a nop
instruction.

but as we have described before, the instruction "jal ftrace_caller" only left
32bit length for the address of ftrace_caller, it will fail when calling from
the module space. so, herein, we must replace something else.

the basic idea is loading the address of ftrace_caller to v1 via changing these
two instructions:

lui v1,0x0
addiu v1,v1,0

If we want to enable the tracing, we need to replace the above instructions to:

lui v1, HI_16BIT_ftrace_caller
addiu v1, v1, LOW_16BIT_ftrace_caller

If we want to stop the tracing of the indicated kernel functions, we
just need to replace the "jalr v1" to a nop instruction. but we need to
replace two instructions and encode the above two instructions
oursevles.

Is there a simpler solution? Yes! Here it is, in this version, we put _mcount
and ftrace_caller together, which means the address of _mcount and
ftrace_caller is the same:

_mcount:
ftrace_caller:
j ftrace_stub
 nop

...(do real tracing here)...

ftrace_stub:
jr ra
 move ra, at

By default, the kernel functions call _mcount, and then jump to ftrace_stub and
return. and when we want to do real tracing, we just need to remove that "j
ftrace_stub", and it will run through the two "nop" instructions and then do
the real tracing job.

what about filtering job? we just need to do this:

 lui v1, hi_16bit_of_mcount        <--> b 1f (0x10000004)
 addiu v1, v1, low_16bit_of_mcount
 move at, ra
 jalr v1
 nop
       1f: (rec->ip + 12)

In linux-mips64, there will be some local symbols, whose name are
prefixed by $L, which need to be filtered. thanks goes to Steven for
writing the mips64-specific function_regex.

In a conclusion, with RISC, things becomes easier with such a "stupid"
trick, RISC is something like K.I.S.S, and also, there are lots of
"simple" tricks in the whole ftrace support, thanks goes to Steven and
the other folks for providing such a wonderful tracing framework!

Signed-off-by: Wu Zhangjin <wuzhangjin@gmail.com>
Cc: Nicholas Mc Guire <der.herr@hofr.at>
Cc: zhangfx@lemote.com
Cc: Wu Zhangjin <wuzhangjin@gmail.com>
Cc: Ingo Molnar <mingo@elte.hu>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Cc: Frederic Weisbecker <fweisbec@gmail.com>
Cc: linux-kernel@vger.kernel.org
Cc: linux-mips@linux-mips.org
Patchwork: http://patchwork.linux-mips.org/patch/675/
Acked-by: Steven Rostedt <rostedt@goodmis.org>
Signed-off-by: Ralf Baechle <ralf@linux-mips.org>
arch/mips/Kconfig
arch/mips/include/asm/ftrace.h
arch/mips/kernel/Makefile
arch/mips/kernel/ftrace.c [new file with mode: 0644]
arch/mips/kernel/mcount.S
scripts/recordmcount.pl