使用 trace-cmd 追蹤內核
在 之前的文章 里，我介紹了如何利用 ftrace 來追蹤內核函數。通過寫入和讀出文件來使用 ftrace 會變得很枯燥，所以我對它做了一個封裝來運行帶有選項的命令，以啟用和禁用追蹤、設置過濾器、查看輸出、清除輸出等等。
trace-cmd 命令是一個可以幫助你做到這一點的工具。在這篇文章中，我使用 trace-cmd 來執行我在 ftrace 文章中所做的相同任務。由於會經常參考那篇文章，建議在閱讀這篇文章之前先閱讀它。
安裝 trace-cmd
本文中所有的命令都運行在 root 用戶下。
因為 ftrace 機制被內置於內核中，因此你可以使用下面的命令進行驗證它是否啟用：
# mount | grep tracefs
none on /sys/kernel/tracing type tracefs (rw,relatime,seclabel)
不過，你需要手動嘗試安裝 trace-cmd 命令：
# dnf install trace-cmd -y
列出可用的追蹤器
當使用 ftrace 時，你必須查看文件的內容以了解有哪些追蹤器可用。但使用 trace-cmd，你可以通過以下方式獲得這些信息:
# trace-cmd list -t
hwlat blk mmiotrace function_graph wakeup_dl wakeup_rt wakeup function nop
啟用函數追蹤器
在我 之前的文章 中，我使用了兩個追蹤器，在這裡我也會這麼做。用 function 啟用你的第一個追蹤器:
$ trace-cmd start -p function
plugin 'function'
查看追蹤輸出
一旦追蹤器被啟用，你可以通過使用 show 參數來查看輸出。這隻顯示了前 20 行以保持例子的簡短（見我之前的文章對輸出的解釋）：
# trace-cmd show | head -20
## tracer: function
#
# entries-in-buffer/entries-written: 410142/3380032 #P:8
#
# _-----=> irqs-off
# / _----=> need-resched
# | / _---=> hardirq/softirq
# || / _--=> preempt-depth
# ||| / delay
# TASK-PID CPU# |||| TIMESTAMP FUNCTION
# | | | |||| | |
gdbus-2606 [004] ..s. 10520.538759: __msecs_to_jiffies <-rebalance_domains
gdbus-2606 [004] ..s. 10520.538760: load_balance <-rebalance_domains
gdbus-2606 [004] ..s. 10520.538761: idle_cpu <-load_balance
gdbus-2606 [004] ..s. 10520.538762: group_balance_cpu <-load_balance
gdbus-2606 [004] ..s. 10520.538762: find_busiest_group <-load_balance
gdbus-2606 [004] ..s. 10520.538763: update_group_capacity <-update_sd_lb_stats.constprop.0
gdbus-2606 [004] ..s. 10520.538763: __msecs_to_jiffies <-update_group_capacity
gdbus-2606 [004] ..s. 10520.538765: idle_cpu <-update_sd_lb_stats.constprop.0
gdbus-2606 [004] ..s. 10520.538766: __msecs_to_jiffies <-rebalance_domains
停止追蹤並清除緩衝區
追蹤將會在後台繼續運行，你可以繼續用 show 查看輸出。
要停止追蹤，請運行帶有 stop 參數的 trace-cmd 命令：
# trace-cmd stop
要清除緩衝區，用 clear 參數運行它：
# trace-cmd clear
啟用函數調用圖追蹤器
運行第二個追蹤器，通過 function_graph 參數來啟用它。
# trace-cmd start -p function_graph
Plugin 'function_graph'
再次使用 show 參數查看輸出。正如預期的那樣，輸出與第一次追蹤輸出略有不同。這一次，它包括一個函數調用鏈：
# trace-cmd show | head -20
## tracer: function_graph
#
# CPU DURATION FUNCTION CALLS
# | | | | | | |
4) 0.079 us | } /* rcu_all_qs */
4) 0.327 us | } /* __cond_resched */
4) 0.081 us | rcu_read_unlock_strict();
4) | __cond_resched() {
4) 0.078 us | rcu_all_qs();
4) 0.243 us | }
4) 0.080 us | rcu_read_unlock_strict();
4) | __cond_resched() {
4) 0.078 us | rcu_all_qs();
4) 0.241 us | }
4) 0.080 us | rcu_read_unlock_strict();
4) | __cond_resched() {
4) 0.079 us | rcu_all_qs();
4) 0.235 us | }
4) 0.095 us | rcu_read_unlock_strict();
4) | __cond_resched() {
使用 stop 和 clear 命令來停止追蹤和清除緩存區：
# trace-cmd stop
# trace-cmd clear
調整追蹤以增加深度
如果你想在函數調用中看到更多的深度，你可以對追蹤器進行調整：
# trace-cmd start -p function_graph --max-graph-depth 5
plugin 'function_graph'
現在，當你將這個輸出與你之前看到的進行比較時，你應該看到更多的嵌套函數調用：
# trace-cmd show | head -20
## tracer: function_graph
#
# CPU DURATION FUNCTION CALLS
# | | | | | | |
6) | __fget_light() {
6) 0.804 us | __fget_files();
6) 2.708 us | }
6) 3.650 us | } /* __fdget */
6) 0.547 us | eventfd_poll();
6) 0.535 us | fput();
6) | __fdget() {
6) | __fget_light() {
6) 0.946 us | __fget_files();
6) 1.895 us | }
6) 2.849 us | }
6) | sock_poll() {
6) 0.651 us | unix_poll();
6) 1.905 us | }
6) 0.475 us | fput();
6) | __fdget() {
了解可被追蹤的函數
如果你想只追蹤某些函數而忽略其他的，你需要知道確切的函數名稱。你可以用 list -f 參數來得到它們。例如搜索常見的內核函數 kmalloc，它被用來在內核中分配內存：
# trace-cmd list -f | grep kmalloc
bpf_map_kmalloc_node
mempool_kmalloc
__traceiter_kmalloc
__traceiter_kmalloc_node
kmalloc_slab
kmalloc_order
kmalloc_order_trace
kmalloc_large_node
__kmalloc
__kmalloc_track_caller
__kmalloc_node
__kmalloc_node_track_caller
[...]
下面是我的測試系統中可被追蹤的函數總數：
# trace-cmd list -f | wc -l
63165
追蹤內核模塊相關的函數
你也可以追蹤與特定內核模塊相關的函數。假設你想追蹤 kvm 內核模塊相關的功能，你可以通過以下方式來實現。請確保該模塊已經載入：
# lsmod | grep kvm_intel
kvm_intel 335872 0
kvm 987136 1 kvm_intel
再次運行 trace-cmd，使用 list 參數，並從輸出結果中，grep 查找以 ] 結尾的行。這將過濾掉內核模塊。然後 grep 內核模塊 kvm_intel ，你應該看到所有與該內核模塊有關的函數。
# trace-cmd list -f | grep ]$ | grep kvm_intel
vmx_can_emulate_instruction [kvm_intel]
vmx_update_emulated_instruction [kvm_intel]
vmx_setup_uret_msr [kvm_intel]
vmx_set_identity_map_addr [kvm_intel]
handle_machine_check [kvm_intel]
handle_triple_fault [kvm_intel]
vmx_patch_hypercall [kvm_intel]
[...]
vmx_dump_dtsel [kvm_intel]
vmx_dump_sel [kvm_intel]
追蹤特定函數
現在你知道了如何找到感興趣的函數，請用一個例子把這些內容用於時間。就像前面的文章一樣，試著追蹤與文件系統相關的函數。我的測試系統上的文件系統是 ext4。
這個過程略有不同；你在運行命令時，不使用 start 參數，而是在 record 參數後面加上你想追蹤的函數的「模式」。你還需要指定你想要的追蹤器；在這種情況下，就是 function_graph。該命令會繼續記錄追蹤，直到你用 Ctrl+C 停止它。所以幾秒鐘後，按 Ctrl+C 停止追蹤：
# trace-cmd list -f | grep ^ext4_
# trace-cmd record -l ext4_* -p function_graph
plugin 'function_graph'
Hit Ctrl^C to stop recording
^C
CPU0 data recorded at offset=0x856000
8192 bytes in size
[...]
查看追蹤記錄
要查看你之前的追蹤記錄，運行帶有 report 參數的命令。從輸出結果來看，很明顯過濾器起作用了，你只看到 ext4 相關的函數追蹤：
# trace-cmd report | head -20
[...]
cpus=8
trace-cmd-12697 [000] 11303.928103: funcgraph_entry: | ext4_show_options() {
trace-cmd-12697 [000] 11303.928104: funcgraph_entry: 0.187 us | ext4_get_dummy_policy();
trace-cmd-12697 [000] 11303.928105: funcgraph_exit: 1.583 us | }
trace-cmd-12697 [000] 11303.928122: funcgraph_entry: | ext4_create() {
trace-cmd-12697 [000] 11303.928122: funcgraph_entry: | ext4_alloc_inode() {
trace-cmd-12697 [000] 11303.928123: funcgraph_entry: 0.101 us | ext4_es_init_tree();
trace-cmd-12697 [000] 11303.928123: funcgraph_entry: 0.083 us | ext4_init_pending_tree();
trace-cmd-12697 [000] 11303.928123: funcgraph_entry: 0.141 us | ext4_fc_init_inode();
trace-cmd-12697 [000] 11303.928123: funcgraph_exit: 0.931 us | }
trace-cmd-12697 [000] 11303.928124: funcgraph_entry: 0.081 us | ext4_get_dummy_policy();
trace-cmd-12697 [000] 11303.928124: funcgraph_entry: 0.133 us | ext4_get_group_desc();
trace-cmd-12697 [000] 11303.928124: funcgraph_entry: 0.115 us | ext4_free_inodes_count();
trace-cmd-12697 [000] 11303.928124: funcgraph_entry: 0.114 us | ext4_get_group_desc();
追蹤一個特定的 PID
假設你想追蹤與一個進程（PID）有關的函數。打開另一個終端，注意運行中的 shell 的PID：
# echo $$
10885
再次運行 record 命令，用 -P 選項傳遞PID。這一次，讓終端運行（也就是說，先不要按 Ctrl+C ）：
# trace-cmd record -P 10885 -p function_graph
Plugin 'function_graph'
Hit Ctrl^C to stop recording
在 shell 上運行一些命令
移動到另一個終端，在那裡你有一個以特定 PID 運行的 shell，並運行任何命令，例如，ls 命令用來列出文件：
# ls
Temp-9b61f280-fdc1-4512-9211-5c60f764d702
tracker-extract-3-files.1000
v8-compile-cache-1000
[...]
移動到你啟用追蹤的終端，按 Ctrl+C 停止追蹤：
# trace-cmd record -P 10885 -p function_graph
plugin 'function_graph'
Hit Ctrl^C to stop recording
^C
CPU1 data recorded at offset=0x856000
618496 bytes in size
[...]
在追蹤的輸出中，你可以看到左邊是 PID 和 Bash shell，右邊是與之相關的函數調用。這對於縮小你的追蹤範圍是非常方便的：
# trace-cmd report | head -20
cpus=8
<idle>-0 [001] 11555.380581: funcgraph_entry: | switch_mm_irqs_off() {
<idle>-0 [001] 11555.380583: funcgraph_entry: 1.703 us | load_new_mm_cr3();
<idle>-0 [001] 11555.380586: funcgraph_entry: 0.493 us | switch_ldt();
<idle>-0 [001] 11555.380587: funcgraph_exit: 7.235 us | }
bash-10885 [001] 11555.380589: funcgraph_entry: 1.046 us | finish_task_switch.isra.0();
bash-10885 [001] 11555.380591: funcgraph_entry: | __fdget() {
bash-10885 [001] 11555.380592: funcgraph_entry: 2.036 us | __fget_light();
bash-10885 [001] 11555.380594: funcgraph_exit: 3.256 us | }
bash-10885 [001] 11555.380595: funcgraph_entry: | tty_poll() {
bash-10885 [001] 11555.380597: funcgraph_entry: | tty_ldisc_ref_wait() {
bash-10885 [001] 11555.380598: funcgraph_entry: | ldsem_down_read() {
bash-10885 [001] 11555.380598: funcgraph_entry: | __cond_resched() {
試一試
這些簡短的例子顯示了使用 trace-cmd 命令而不是底層的 ftrace 機制，是如何實現既容易使用又擁有豐富的功能，許多內容本文並沒有涉及。要想了解更多信息並更好地使用它，請查閱它的手冊，並嘗試使用其他有用的命令。
via: https://opensource.com/article/21/7/linux-kernel-trace-cmd
作者：Gaurav Kamathe 選題：lujun9972 譯者：萌新阿岩 校對：wxy
本文轉載來自 Linux 中國: https://github.com/Linux-CN/archive
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