45e66a60a816a916bdc460064bb666189b5c41e9
[linux-2.6-microblaze.git] / Documentation / trace / events.rst
1 =============
2 Event Tracing
3 =============
4
5 :Author: Theodore Ts'o
6 :Updated: Li Zefan and Tom Zanussi
7
8 1. Introduction
9 ===============
10
11 Tracepoints (see Documentation/trace/tracepoints.rst) can be used
12 without creating custom kernel modules to register probe functions
13 using the event tracing infrastructure.
14
15 Not all tracepoints can be traced using the event tracing system;
16 the kernel developer must provide code snippets which define how the
17 tracing information is saved into the tracing buffer, and how the
18 tracing information should be printed.
19
20 2. Using Event Tracing
21 ======================
22
23 2.1 Via the 'set_event' interface
24 ---------------------------------
25
26 The events which are available for tracing can be found in the file
27 /sys/kernel/debug/tracing/available_events.
28
29 To enable a particular event, such as 'sched_wakeup', simply echo it
30 to /sys/kernel/debug/tracing/set_event. For example::
31
32         # echo sched_wakeup >> /sys/kernel/debug/tracing/set_event
33
34 .. Note:: '>>' is necessary, otherwise it will firstly disable all the events.
35
36 To disable an event, echo the event name to the set_event file prefixed
37 with an exclamation point::
38
39         # echo '!sched_wakeup' >> /sys/kernel/debug/tracing/set_event
40
41 To disable all events, echo an empty line to the set_event file::
42
43         # echo > /sys/kernel/debug/tracing/set_event
44
45 To enable all events, echo ``*:*`` or ``*:`` to the set_event file::
46
47         # echo *:* > /sys/kernel/debug/tracing/set_event
48
49 The events are organized into subsystems, such as ext4, irq, sched,
50 etc., and a full event name looks like this: <subsystem>:<event>.  The
51 subsystem name is optional, but it is displayed in the available_events
52 file.  All of the events in a subsystem can be specified via the syntax
53 ``<subsystem>:*``; for example, to enable all irq events, you can use the
54 command::
55
56         # echo 'irq:*' > /sys/kernel/debug/tracing/set_event
57
58 2.2 Via the 'enable' toggle
59 ---------------------------
60
61 The events available are also listed in /sys/kernel/debug/tracing/events/ hierarchy
62 of directories.
63
64 To enable event 'sched_wakeup'::
65
66         # echo 1 > /sys/kernel/debug/tracing/events/sched/sched_wakeup/enable
67
68 To disable it::
69
70         # echo 0 > /sys/kernel/debug/tracing/events/sched/sched_wakeup/enable
71
72 To enable all events in sched subsystem::
73
74         # echo 1 > /sys/kernel/debug/tracing/events/sched/enable
75
76 To enable all events::
77
78         # echo 1 > /sys/kernel/debug/tracing/events/enable
79
80 When reading one of these enable files, there are four results:
81
82  - 0 - all events this file affects are disabled
83  - 1 - all events this file affects are enabled
84  - X - there is a mixture of events enabled and disabled
85  - ? - this file does not affect any event
86
87 2.3 Boot option
88 ---------------
89
90 In order to facilitate early boot debugging, use boot option::
91
92         trace_event=[event-list]
93
94 event-list is a comma separated list of events. See section 2.1 for event
95 format.
96
97 3. Defining an event-enabled tracepoint
98 =======================================
99
100 See The example provided in samples/trace_events
101
102 4. Event formats
103 ================
104
105 Each trace event has a 'format' file associated with it that contains
106 a description of each field in a logged event.  This information can
107 be used to parse the binary trace stream, and is also the place to
108 find the field names that can be used in event filters (see section 5).
109
110 It also displays the format string that will be used to print the
111 event in text mode, along with the event name and ID used for
112 profiling.
113
114 Every event has a set of ``common`` fields associated with it; these are
115 the fields prefixed with ``common_``.  The other fields vary between
116 events and correspond to the fields defined in the TRACE_EVENT
117 definition for that event.
118
119 Each field in the format has the form::
120
121      field:field-type field-name; offset:N; size:N;
122
123 where offset is the offset of the field in the trace record and size
124 is the size of the data item, in bytes.
125
126 For example, here's the information displayed for the 'sched_wakeup'
127 event::
128
129         # cat /sys/kernel/debug/tracing/events/sched/sched_wakeup/format
130
131         name: sched_wakeup
132         ID: 60
133         format:
134                 field:unsigned short common_type;       offset:0;       size:2;
135                 field:unsigned char common_flags;       offset:2;       size:1;
136                 field:unsigned char common_preempt_count;       offset:3;       size:1;
137                 field:int common_pid;   offset:4;       size:4;
138                 field:int common_tgid;  offset:8;       size:4;
139
140                 field:char comm[TASK_COMM_LEN]; offset:12;      size:16;
141                 field:pid_t pid;        offset:28;      size:4;
142                 field:int prio; offset:32;      size:4;
143                 field:int success;      offset:36;      size:4;
144                 field:int cpu;  offset:40;      size:4;
145
146         print fmt: "task %s:%d [%d] success=%d [%03d]", REC->comm, REC->pid,
147                    REC->prio, REC->success, REC->cpu
148
149 This event contains 10 fields, the first 5 common and the remaining 5
150 event-specific.  All the fields for this event are numeric, except for
151 'comm' which is a string, a distinction important for event filtering.
152
153 5. Event filtering
154 ==================
155
156 Trace events can be filtered in the kernel by associating boolean
157 'filter expressions' with them.  As soon as an event is logged into
158 the trace buffer, its fields are checked against the filter expression
159 associated with that event type.  An event with field values that
160 'match' the filter will appear in the trace output, and an event whose
161 values don't match will be discarded.  An event with no filter
162 associated with it matches everything, and is the default when no
163 filter has been set for an event.
164
165 5.1 Expression syntax
166 ---------------------
167
168 A filter expression consists of one or more 'predicates' that can be
169 combined using the logical operators '&&' and '||'.  A predicate is
170 simply a clause that compares the value of a field contained within a
171 logged event with a constant value and returns either 0 or 1 depending
172 on whether the field value matched (1) or didn't match (0)::
173
174           field-name relational-operator value
175
176 Parentheses can be used to provide arbitrary logical groupings and
177 double-quotes can be used to prevent the shell from interpreting
178 operators as shell metacharacters.
179
180 The field-names available for use in filters can be found in the
181 'format' files for trace events (see section 4).
182
183 The relational-operators depend on the type of the field being tested:
184
185 The operators available for numeric fields are:
186
187 ==, !=, <, <=, >, >=, &
188
189 And for string fields they are:
190
191 ==, !=, ~
192
193 The glob (~) accepts a wild card character (\*,?) and character classes
194 ([). For example::
195
196   prev_comm ~ "*sh"
197   prev_comm ~ "sh*"
198   prev_comm ~ "*sh*"
199   prev_comm ~ "ba*sh"
200
201 5.2 Setting filters
202 -------------------
203
204 A filter for an individual event is set by writing a filter expression
205 to the 'filter' file for the given event.
206
207 For example::
208
209         # cd /sys/kernel/debug/tracing/events/sched/sched_wakeup
210         # echo "common_preempt_count > 4" > filter
211
212 A slightly more involved example::
213
214         # cd /sys/kernel/debug/tracing/events/signal/signal_generate
215         # echo "((sig >= 10 && sig < 15) || sig == 17) && comm != bash" > filter
216
217 If there is an error in the expression, you'll get an 'Invalid
218 argument' error when setting it, and the erroneous string along with
219 an error message can be seen by looking at the filter e.g.::
220
221         # cd /sys/kernel/debug/tracing/events/signal/signal_generate
222         # echo "((sig >= 10 && sig < 15) || dsig == 17) && comm != bash" > filter
223         -bash: echo: write error: Invalid argument
224         # cat filter
225         ((sig >= 10 && sig < 15) || dsig == 17) && comm != bash
226         ^
227         parse_error: Field not found
228
229 Currently the caret ('^') for an error always appears at the beginning of
230 the filter string; the error message should still be useful though
231 even without more accurate position info.
232
233 5.2.1 Filter limitations
234 ------------------------
235
236 If a filter is placed on a string pointer ``(char *)`` that does not point
237 to a string on the ring buffer, but instead points to kernel or user space
238 memory, then, for safety reasons, at most 1024 bytes of the content is
239 copied onto a temporary buffer to do the compare. If the copy of the memory
240 faults (the pointer points to memory that should not be accessed), then the
241 string compare will be treated as not matching.
242
243 5.3 Clearing filters
244 --------------------
245
246 To clear the filter for an event, write a '0' to the event's filter
247 file.
248
249 To clear the filters for all events in a subsystem, write a '0' to the
250 subsystem's filter file.
251
252 5.3 Subsystem filters
253 ---------------------
254
255 For convenience, filters for every event in a subsystem can be set or
256 cleared as a group by writing a filter expression into the filter file
257 at the root of the subsystem.  Note however, that if a filter for any
258 event within the subsystem lacks a field specified in the subsystem
259 filter, or if the filter can't be applied for any other reason, the
260 filter for that event will retain its previous setting.  This can
261 result in an unintended mixture of filters which could lead to
262 confusing (to the user who might think different filters are in
263 effect) trace output.  Only filters that reference just the common
264 fields can be guaranteed to propagate successfully to all events.
265
266 Here are a few subsystem filter examples that also illustrate the
267 above points:
268
269 Clear the filters on all events in the sched subsystem::
270
271         # cd /sys/kernel/debug/tracing/events/sched
272         # echo 0 > filter
273         # cat sched_switch/filter
274         none
275         # cat sched_wakeup/filter
276         none
277
278 Set a filter using only common fields for all events in the sched
279 subsystem (all events end up with the same filter)::
280
281         # cd /sys/kernel/debug/tracing/events/sched
282         # echo common_pid == 0 > filter
283         # cat sched_switch/filter
284         common_pid == 0
285         # cat sched_wakeup/filter
286         common_pid == 0
287
288 Attempt to set a filter using a non-common field for all events in the
289 sched subsystem (all events but those that have a prev_pid field retain
290 their old filters)::
291
292         # cd /sys/kernel/debug/tracing/events/sched
293         # echo prev_pid == 0 > filter
294         # cat sched_switch/filter
295         prev_pid == 0
296         # cat sched_wakeup/filter
297         common_pid == 0
298
299 5.4 PID filtering
300 -----------------
301
302 The set_event_pid file in the same directory as the top events directory
303 exists, will filter all events from tracing any task that does not have the
304 PID listed in the set_event_pid file.
305 ::
306
307         # cd /sys/kernel/debug/tracing
308         # echo $$ > set_event_pid
309         # echo 1 > events/enable
310
311 Will only trace events for the current task.
312
313 To add more PIDs without losing the PIDs already included, use '>>'.
314 ::
315
316         # echo 123 244 1 >> set_event_pid
317
318
319 6. Event triggers
320 =================
321
322 Trace events can be made to conditionally invoke trigger 'commands'
323 which can take various forms and are described in detail below;
324 examples would be enabling or disabling other trace events or invoking
325 a stack trace whenever the trace event is hit.  Whenever a trace event
326 with attached triggers is invoked, the set of trigger commands
327 associated with that event is invoked.  Any given trigger can
328 additionally have an event filter of the same form as described in
329 section 5 (Event filtering) associated with it - the command will only
330 be invoked if the event being invoked passes the associated filter.
331 If no filter is associated with the trigger, it always passes.
332
333 Triggers are added to and removed from a particular event by writing
334 trigger expressions to the 'trigger' file for the given event.
335
336 A given event can have any number of triggers associated with it,
337 subject to any restrictions that individual commands may have in that
338 regard.
339
340 Event triggers are implemented on top of "soft" mode, which means that
341 whenever a trace event has one or more triggers associated with it,
342 the event is activated even if it isn't actually enabled, but is
343 disabled in a "soft" mode.  That is, the tracepoint will be called,
344 but just will not be traced, unless of course it's actually enabled.
345 This scheme allows triggers to be invoked even for events that aren't
346 enabled, and also allows the current event filter implementation to be
347 used for conditionally invoking triggers.
348
349 The syntax for event triggers is roughly based on the syntax for
350 set_ftrace_filter 'ftrace filter commands' (see the 'Filter commands'
351 section of Documentation/trace/ftrace.rst), but there are major
352 differences and the implementation isn't currently tied to it in any
353 way, so beware about making generalizations between the two.
354
355 .. Note::
356      Writing into trace_marker (See Documentation/trace/ftrace.rst)
357      can also enable triggers that are written into
358      /sys/kernel/tracing/events/ftrace/print/trigger
359
360 6.1 Expression syntax
361 ---------------------
362
363 Triggers are added by echoing the command to the 'trigger' file::
364
365   # echo 'command[:count] [if filter]' > trigger
366
367 Triggers are removed by echoing the same command but starting with '!'
368 to the 'trigger' file::
369
370   # echo '!command[:count] [if filter]' > trigger
371
372 The [if filter] part isn't used in matching commands when removing, so
373 leaving that off in a '!' command will accomplish the same thing as
374 having it in.
375
376 The filter syntax is the same as that described in the 'Event
377 filtering' section above.
378
379 For ease of use, writing to the trigger file using '>' currently just
380 adds or removes a single trigger and there's no explicit '>>' support
381 ('>' actually behaves like '>>') or truncation support to remove all
382 triggers (you have to use '!' for each one added.)
383
384 6.2 Supported trigger commands
385 ------------------------------
386
387 The following commands are supported:
388
389 - enable_event/disable_event
390
391   These commands can enable or disable another trace event whenever
392   the triggering event is hit.  When these commands are registered,
393   the other trace event is activated, but disabled in a "soft" mode.
394   That is, the tracepoint will be called, but just will not be traced.
395   The event tracepoint stays in this mode as long as there's a trigger
396   in effect that can trigger it.
397
398   For example, the following trigger causes kmalloc events to be
399   traced when a read system call is entered, and the :1 at the end
400   specifies that this enablement happens only once::
401
402           # echo 'enable_event:kmem:kmalloc:1' > \
403               /sys/kernel/debug/tracing/events/syscalls/sys_enter_read/trigger
404
405   The following trigger causes kmalloc events to stop being traced
406   when a read system call exits.  This disablement happens on every
407   read system call exit::
408
409           # echo 'disable_event:kmem:kmalloc' > \
410               /sys/kernel/debug/tracing/events/syscalls/sys_exit_read/trigger
411
412   The format is::
413
414       enable_event:<system>:<event>[:count]
415       disable_event:<system>:<event>[:count]
416
417   To remove the above commands::
418
419           # echo '!enable_event:kmem:kmalloc:1' > \
420               /sys/kernel/debug/tracing/events/syscalls/sys_enter_read/trigger
421
422           # echo '!disable_event:kmem:kmalloc' > \
423               /sys/kernel/debug/tracing/events/syscalls/sys_exit_read/trigger
424
425   Note that there can be any number of enable/disable_event triggers
426   per triggering event, but there can only be one trigger per
427   triggered event. e.g. sys_enter_read can have triggers enabling both
428   kmem:kmalloc and sched:sched_switch, but can't have two kmem:kmalloc
429   versions such as kmem:kmalloc and kmem:kmalloc:1 or 'kmem:kmalloc if
430   bytes_req == 256' and 'kmem:kmalloc if bytes_alloc == 256' (they
431   could be combined into a single filter on kmem:kmalloc though).
432
433 - stacktrace
434
435   This command dumps a stacktrace in the trace buffer whenever the
436   triggering event occurs.
437
438   For example, the following trigger dumps a stacktrace every time the
439   kmalloc tracepoint is hit::
440
441           # echo 'stacktrace' > \
442                 /sys/kernel/debug/tracing/events/kmem/kmalloc/trigger
443
444   The following trigger dumps a stacktrace the first 5 times a kmalloc
445   request happens with a size >= 64K::
446
447           # echo 'stacktrace:5 if bytes_req >= 65536' > \
448                 /sys/kernel/debug/tracing/events/kmem/kmalloc/trigger
449
450   The format is::
451
452       stacktrace[:count]
453
454   To remove the above commands::
455
456           # echo '!stacktrace' > \
457                 /sys/kernel/debug/tracing/events/kmem/kmalloc/trigger
458
459           # echo '!stacktrace:5 if bytes_req >= 65536' > \
460                 /sys/kernel/debug/tracing/events/kmem/kmalloc/trigger
461
462   The latter can also be removed more simply by the following (without
463   the filter)::
464
465           # echo '!stacktrace:5' > \
466                 /sys/kernel/debug/tracing/events/kmem/kmalloc/trigger
467
468   Note that there can be only one stacktrace trigger per triggering
469   event.
470
471 - snapshot
472
473   This command causes a snapshot to be triggered whenever the
474   triggering event occurs.
475
476   The following command creates a snapshot every time a block request
477   queue is unplugged with a depth > 1.  If you were tracing a set of
478   events or functions at the time, the snapshot trace buffer would
479   capture those events when the trigger event occurred::
480
481           # echo 'snapshot if nr_rq > 1' > \
482                 /sys/kernel/debug/tracing/events/block/block_unplug/trigger
483
484   To only snapshot once::
485
486           # echo 'snapshot:1 if nr_rq > 1' > \
487                 /sys/kernel/debug/tracing/events/block/block_unplug/trigger
488
489   To remove the above commands::
490
491           # echo '!snapshot if nr_rq > 1' > \
492                 /sys/kernel/debug/tracing/events/block/block_unplug/trigger
493
494           # echo '!snapshot:1 if nr_rq > 1' > \
495                 /sys/kernel/debug/tracing/events/block/block_unplug/trigger
496
497   Note that there can be only one snapshot trigger per triggering
498   event.
499
500 - traceon/traceoff
501
502   These commands turn tracing on and off when the specified events are
503   hit. The parameter determines how many times the tracing system is
504   turned on and off. If unspecified, there is no limit.
505
506   The following command turns tracing off the first time a block
507   request queue is unplugged with a depth > 1.  If you were tracing a
508   set of events or functions at the time, you could then examine the
509   trace buffer to see the sequence of events that led up to the
510   trigger event::
511
512           # echo 'traceoff:1 if nr_rq > 1' > \
513                 /sys/kernel/debug/tracing/events/block/block_unplug/trigger
514
515   To always disable tracing when nr_rq  > 1::
516
517           # echo 'traceoff if nr_rq > 1' > \
518                 /sys/kernel/debug/tracing/events/block/block_unplug/trigger
519
520   To remove the above commands::
521
522           # echo '!traceoff:1 if nr_rq > 1' > \
523                 /sys/kernel/debug/tracing/events/block/block_unplug/trigger
524
525           # echo '!traceoff if nr_rq > 1' > \
526                 /sys/kernel/debug/tracing/events/block/block_unplug/trigger
527
528   Note that there can be only one traceon or traceoff trigger per
529   triggering event.
530
531 - hist
532
533   This command aggregates event hits into a hash table keyed on one or
534   more trace event format fields (or stacktrace) and a set of running
535   totals derived from one or more trace event format fields and/or
536   event counts (hitcount).
537
538   See Documentation/trace/histogram.rst for details and examples.
539
540 7. In-kernel trace event API
541 ============================
542
543 In most cases, the command-line interface to trace events is more than
544 sufficient.  Sometimes, however, applications might find the need for
545 more complex relationships than can be expressed through a simple
546 series of linked command-line expressions, or putting together sets of
547 commands may be simply too cumbersome.  An example might be an
548 application that needs to 'listen' to the trace stream in order to
549 maintain an in-kernel state machine detecting, for instance, when an
550 illegal kernel state occurs in the scheduler.
551
552 The trace event subsystem provides an in-kernel API allowing modules
553 or other kernel code to generate user-defined 'synthetic' events at
554 will, which can be used to either augment the existing trace stream
555 and/or signal that a particular important state has occurred.
556
557 A similar in-kernel API is also available for creating kprobe and
558 kretprobe events.
559
560 Both the synthetic event and k/ret/probe event APIs are built on top
561 of a lower-level "dynevent_cmd" event command API, which is also
562 available for more specialized applications, or as the basis of other
563 higher-level trace event APIs.
564
565 The API provided for these purposes is describe below and allows the
566 following:
567
568   - dynamically creating synthetic event definitions
569   - dynamically creating kprobe and kretprobe event definitions
570   - tracing synthetic events from in-kernel code
571   - the low-level "dynevent_cmd" API
572
573 7.1 Dyamically creating synthetic event definitions
574 ---------------------------------------------------
575
576 There are a couple ways to create a new synthetic event from a kernel
577 module or other kernel code.
578
579 The first creates the event in one step, using synth_event_create().
580 In this method, the name of the event to create and an array defining
581 the fields is supplied to synth_event_create().  If successful, a
582 synthetic event with that name and fields will exist following that
583 call.  For example, to create a new "schedtest" synthetic event::
584
585   ret = synth_event_create("schedtest", sched_fields,
586                            ARRAY_SIZE(sched_fields), THIS_MODULE);
587
588 The sched_fields param in this example points to an array of struct
589 synth_field_desc, each of which describes an event field by type and
590 name::
591
592   static struct synth_field_desc sched_fields[] = {
593         { .type = "pid_t",              .name = "next_pid_field" },
594         { .type = "char[16]",           .name = "next_comm_field" },
595         { .type = "u64",                .name = "ts_ns" },
596         { .type = "u64",                .name = "ts_ms" },
597         { .type = "unsigned int",       .name = "cpu" },
598         { .type = "char[64]",           .name = "my_string_field" },
599         { .type = "int",                .name = "my_int_field" },
600   };
601
602 See synth_field_size() for available types.
603
604 If field_name contains [n], the field is considered to be a static array.
605
606 If field_names contains[] (no subscript), the field is considered to
607 be a dynamic array, which will only take as much space in the event as
608 is required to hold the array.
609
610 Because space for an event is reserved before assigning field values
611 to the event, using dynamic arrays implies that the piecewise
612 in-kernel API described below can't be used with dynamic arrays.  The
613 other non-piecewise in-kernel APIs can, however, be used with dynamic
614 arrays.
615
616 If the event is created from within a module, a pointer to the module
617 must be passed to synth_event_create().  This will ensure that the
618 trace buffer won't contain unreadable events when the module is
619 removed.
620
621 At this point, the event object is ready to be used for generating new
622 events.
623
624 In the second method, the event is created in several steps.  This
625 allows events to be created dynamically and without the need to create
626 and populate an array of fields beforehand.
627
628 To use this method, an empty or partially empty synthetic event should
629 first be created using synth_event_gen_cmd_start() or
630 synth_event_gen_cmd_array_start().  For synth_event_gen_cmd_start(),
631 the name of the event along with one or more pairs of args each pair
632 representing a 'type field_name;' field specification should be
633 supplied.  For synth_event_gen_cmd_array_start(), the name of the
634 event along with an array of struct synth_field_desc should be
635 supplied. Before calling synth_event_gen_cmd_start() or
636 synth_event_gen_cmd_array_start(), the user should create and
637 initialize a dynevent_cmd object using synth_event_cmd_init().
638
639 For example, to create a new "schedtest" synthetic event with two
640 fields::
641
642   struct dynevent_cmd cmd;
643   char *buf;
644
645   /* Create a buffer to hold the generated command */
646   buf = kzalloc(MAX_DYNEVENT_CMD_LEN, GFP_KERNEL);
647
648   /* Before generating the command, initialize the cmd object */
649   synth_event_cmd_init(&cmd, buf, MAX_DYNEVENT_CMD_LEN);
650
651   ret = synth_event_gen_cmd_start(&cmd, "schedtest", THIS_MODULE,
652                                   "pid_t", "next_pid_field",
653                                   "u64", "ts_ns");
654
655 Alternatively, using an array of struct synth_field_desc fields
656 containing the same information::
657
658   ret = synth_event_gen_cmd_array_start(&cmd, "schedtest", THIS_MODULE,
659                                         fields, n_fields);
660
661 Once the synthetic event object has been created, it can then be
662 populated with more fields.  Fields are added one by one using
663 synth_event_add_field(), supplying the dynevent_cmd object, a field
664 type, and a field name.  For example, to add a new int field named
665 "intfield", the following call should be made::
666
667   ret = synth_event_add_field(&cmd, "int", "intfield");
668
669 See synth_field_size() for available types. If field_name contains [n]
670 the field is considered to be an array.
671
672 A group of fields can also be added all at once using an array of
673 synth_field_desc with add_synth_fields().  For example, this would add
674 just the first four sched_fields::
675
676   ret = synth_event_add_fields(&cmd, sched_fields, 4);
677
678 If you already have a string of the form 'type field_name',
679 synth_event_add_field_str() can be used to add it as-is; it will
680 also automatically append a ';' to the string.
681
682 Once all the fields have been added, the event should be finalized and
683 registered by calling the synth_event_gen_cmd_end() function::
684
685   ret = synth_event_gen_cmd_end(&cmd);
686
687 At this point, the event object is ready to be used for tracing new
688 events.
689
690 7.2 Tracing synthetic events from in-kernel code
691 ------------------------------------------------
692
693 To trace a synthetic event, there are several options.  The first
694 option is to trace the event in one call, using synth_event_trace()
695 with a variable number of values, or synth_event_trace_array() with an
696 array of values to be set.  A second option can be used to avoid the
697 need for a pre-formed array of values or list of arguments, via
698 synth_event_trace_start() and synth_event_trace_end() along with
699 synth_event_add_next_val() or synth_event_add_val() to add the values
700 piecewise.
701
702 7.2.1 Tracing a synthetic event all at once
703 -------------------------------------------
704
705 To trace a synthetic event all at once, the synth_event_trace() or
706 synth_event_trace_array() functions can be used.
707
708 The synth_event_trace() function is passed the trace_event_file
709 representing the synthetic event (which can be retrieved using
710 trace_get_event_file() using the synthetic event name, "synthetic" as
711 the system name, and the trace instance name (NULL if using the global
712 trace array)), along with an variable number of u64 args, one for each
713 synthetic event field, and the number of values being passed.
714
715 So, to trace an event corresponding to the synthetic event definition
716 above, code like the following could be used::
717
718   ret = synth_event_trace(create_synth_test, 7, /* number of values */
719                           444,             /* next_pid_field */
720                           (u64)"clackers", /* next_comm_field */
721                           1000000,         /* ts_ns */
722                           1000,            /* ts_ms */
723                           smp_processor_id(),/* cpu */
724                           (u64)"Thneed",   /* my_string_field */
725                           999);            /* my_int_field */
726
727 All vals should be cast to u64, and string vals are just pointers to
728 strings, cast to u64.  Strings will be copied into space reserved in
729 the event for the string, using these pointers.
730
731 Alternatively, the synth_event_trace_array() function can be used to
732 accomplish the same thing.  It is passed the trace_event_file
733 representing the synthetic event (which can be retrieved using
734 trace_get_event_file() using the synthetic event name, "synthetic" as
735 the system name, and the trace instance name (NULL if using the global
736 trace array)), along with an array of u64, one for each synthetic
737 event field.
738
739 To trace an event corresponding to the synthetic event definition
740 above, code like the following could be used::
741
742   u64 vals[7];
743
744   vals[0] = 777;                  /* next_pid_field */
745   vals[1] = (u64)"tiddlywinks";   /* next_comm_field */
746   vals[2] = 1000000;              /* ts_ns */
747   vals[3] = 1000;                 /* ts_ms */
748   vals[4] = smp_processor_id();   /* cpu */
749   vals[5] = (u64)"thneed";        /* my_string_field */
750   vals[6] = 398;                  /* my_int_field */
751
752 The 'vals' array is just an array of u64, the number of which must
753 match the number of field in the synthetic event, and which must be in
754 the same order as the synthetic event fields.
755
756 All vals should be cast to u64, and string vals are just pointers to
757 strings, cast to u64.  Strings will be copied into space reserved in
758 the event for the string, using these pointers.
759
760 In order to trace a synthetic event, a pointer to the trace event file
761 is needed.  The trace_get_event_file() function can be used to get
762 it - it will find the file in the given trace instance (in this case
763 NULL since the top trace array is being used) while at the same time
764 preventing the instance containing it from going away::
765
766        schedtest_event_file = trace_get_event_file(NULL, "synthetic",
767                                                    "schedtest");
768
769 Before tracing the event, it should be enabled in some way, otherwise
770 the synthetic event won't actually show up in the trace buffer.
771
772 To enable a synthetic event from the kernel, trace_array_set_clr_event()
773 can be used (which is not specific to synthetic events, so does need
774 the "synthetic" system name to be specified explicitly).
775
776 To enable the event, pass 'true' to it::
777
778        trace_array_set_clr_event(schedtest_event_file->tr,
779                                  "synthetic", "schedtest", true);
780
781 To disable it pass false::
782
783        trace_array_set_clr_event(schedtest_event_file->tr,
784                                  "synthetic", "schedtest", false);
785
786 Finally, synth_event_trace_array() can be used to actually trace the
787 event, which should be visible in the trace buffer afterwards::
788
789        ret = synth_event_trace_array(schedtest_event_file, vals,
790                                      ARRAY_SIZE(vals));
791
792 To remove the synthetic event, the event should be disabled, and the
793 trace instance should be 'put' back using trace_put_event_file()::
794
795        trace_array_set_clr_event(schedtest_event_file->tr,
796                                  "synthetic", "schedtest", false);
797        trace_put_event_file(schedtest_event_file);
798
799 If those have been successful, synth_event_delete() can be called to
800 remove the event::
801
802        ret = synth_event_delete("schedtest");
803
804 7.2.2 Tracing a synthetic event piecewise
805 -----------------------------------------
806
807 To trace a synthetic using the piecewise method described above, the
808 synth_event_trace_start() function is used to 'open' the synthetic
809 event trace::
810
811        struct synth_event_trace_state trace_state;
812
813        ret = synth_event_trace_start(schedtest_event_file, &trace_state);
814
815 It's passed the trace_event_file representing the synthetic event
816 using the same methods as described above, along with a pointer to a
817 struct synth_event_trace_state object, which will be zeroed before use and
818 used to maintain state between this and following calls.
819
820 Once the event has been opened, which means space for it has been
821 reserved in the trace buffer, the individual fields can be set.  There
822 are two ways to do that, either one after another for each field in
823 the event, which requires no lookups, or by name, which does.  The
824 tradeoff is flexibility in doing the assignments vs the cost of a
825 lookup per field.
826
827 To assign the values one after the other without lookups,
828 synth_event_add_next_val() should be used.  Each call is passed the
829 same synth_event_trace_state object used in the synth_event_trace_start(),
830 along with the value to set the next field in the event.  After each
831 field is set, the 'cursor' points to the next field, which will be set
832 by the subsequent call, continuing until all the fields have been set
833 in order.  The same sequence of calls as in the above examples using
834 this method would be (without error-handling code)::
835
836        /* next_pid_field */
837        ret = synth_event_add_next_val(777, &trace_state);
838
839        /* next_comm_field */
840        ret = synth_event_add_next_val((u64)"slinky", &trace_state);
841
842        /* ts_ns */
843        ret = synth_event_add_next_val(1000000, &trace_state);
844
845        /* ts_ms */
846        ret = synth_event_add_next_val(1000, &trace_state);
847
848        /* cpu */
849        ret = synth_event_add_next_val(smp_processor_id(), &trace_state);
850
851        /* my_string_field */
852        ret = synth_event_add_next_val((u64)"thneed_2.01", &trace_state);
853
854        /* my_int_field */
855        ret = synth_event_add_next_val(395, &trace_state);
856
857 To assign the values in any order, synth_event_add_val() should be
858 used.  Each call is passed the same synth_event_trace_state object used in
859 the synth_event_trace_start(), along with the field name of the field
860 to set and the value to set it to.  The same sequence of calls as in
861 the above examples using this method would be (without error-handling
862 code)::
863
864        ret = synth_event_add_val("next_pid_field", 777, &trace_state);
865        ret = synth_event_add_val("next_comm_field", (u64)"silly putty",
866                                  &trace_state);
867        ret = synth_event_add_val("ts_ns", 1000000, &trace_state);
868        ret = synth_event_add_val("ts_ms", 1000, &trace_state);
869        ret = synth_event_add_val("cpu", smp_processor_id(), &trace_state);
870        ret = synth_event_add_val("my_string_field", (u64)"thneed_9",
871                                  &trace_state);
872        ret = synth_event_add_val("my_int_field", 3999, &trace_state);
873
874 Note that synth_event_add_next_val() and synth_event_add_val() are
875 incompatible if used within the same trace of an event - either one
876 can be used but not both at the same time.
877
878 Finally, the event won't be actually traced until it's 'closed',
879 which is done using synth_event_trace_end(), which takes only the
880 struct synth_event_trace_state object used in the previous calls::
881
882        ret = synth_event_trace_end(&trace_state);
883
884 Note that synth_event_trace_end() must be called at the end regardless
885 of whether any of the add calls failed (say due to a bad field name
886 being passed in).
887
888 7.3 Dyamically creating kprobe and kretprobe event definitions
889 --------------------------------------------------------------
890
891 To create a kprobe or kretprobe trace event from kernel code, the
892 kprobe_event_gen_cmd_start() or kretprobe_event_gen_cmd_start()
893 functions can be used.
894
895 To create a kprobe event, an empty or partially empty kprobe event
896 should first be created using kprobe_event_gen_cmd_start().  The name
897 of the event and the probe location should be specfied along with one
898 or args each representing a probe field should be supplied to this
899 function.  Before calling kprobe_event_gen_cmd_start(), the user
900 should create and initialize a dynevent_cmd object using
901 kprobe_event_cmd_init().
902
903 For example, to create a new "schedtest" kprobe event with two fields::
904
905   struct dynevent_cmd cmd;
906   char *buf;
907
908   /* Create a buffer to hold the generated command */
909   buf = kzalloc(MAX_DYNEVENT_CMD_LEN, GFP_KERNEL);
910
911   /* Before generating the command, initialize the cmd object */
912   kprobe_event_cmd_init(&cmd, buf, MAX_DYNEVENT_CMD_LEN);
913
914   /*
915    * Define the gen_kprobe_test event with the first 2 kprobe
916    * fields.
917    */
918   ret = kprobe_event_gen_cmd_start(&cmd, "gen_kprobe_test", "do_sys_open",
919                                    "dfd=%ax", "filename=%dx");
920
921 Once the kprobe event object has been created, it can then be
922 populated with more fields.  Fields can be added using
923 kprobe_event_add_fields(), supplying the dynevent_cmd object along
924 with a variable arg list of probe fields.  For example, to add a
925 couple additional fields, the following call could be made::
926
927   ret = kprobe_event_add_fields(&cmd, "flags=%cx", "mode=+4($stack)");
928
929 Once all the fields have been added, the event should be finalized and
930 registered by calling the kprobe_event_gen_cmd_end() or
931 kretprobe_event_gen_cmd_end() functions, depending on whether a kprobe
932 or kretprobe command was started::
933
934   ret = kprobe_event_gen_cmd_end(&cmd);
935
936 or::
937
938   ret = kretprobe_event_gen_cmd_end(&cmd);
939
940 At this point, the event object is ready to be used for tracing new
941 events.
942
943 Similarly, a kretprobe event can be created using
944 kretprobe_event_gen_cmd_start() with a probe name and location and
945 additional params such as $retval::
946
947   ret = kretprobe_event_gen_cmd_start(&cmd, "gen_kretprobe_test",
948                                       "do_sys_open", "$retval");
949
950 Similar to the synthetic event case, code like the following can be
951 used to enable the newly created kprobe event::
952
953   gen_kprobe_test = trace_get_event_file(NULL, "kprobes", "gen_kprobe_test");
954
955   ret = trace_array_set_clr_event(gen_kprobe_test->tr,
956                                   "kprobes", "gen_kprobe_test", true);
957
958 Finally, also similar to synthetic events, the following code can be
959 used to give the kprobe event file back and delete the event::
960
961   trace_put_event_file(gen_kprobe_test);
962
963   ret = kprobe_event_delete("gen_kprobe_test");
964
965 7.4 The "dynevent_cmd" low-level API
966 ------------------------------------
967
968 Both the in-kernel synthetic event and kprobe interfaces are built on
969 top of a lower-level "dynevent_cmd" interface.  This interface is
970 meant to provide the basis for higher-level interfaces such as the
971 synthetic and kprobe interfaces, which can be used as examples.
972
973 The basic idea is simple and amounts to providing a general-purpose
974 layer that can be used to generate trace event commands.  The
975 generated command strings can then be passed to the command-parsing
976 and event creation code that already exists in the trace event
977 subystem for creating the corresponding trace events.
978
979 In a nutshell, the way it works is that the higher-level interface
980 code creates a struct dynevent_cmd object, then uses a couple
981 functions, dynevent_arg_add() and dynevent_arg_pair_add() to build up
982 a command string, which finally causes the command to be executed
983 using the dynevent_create() function.  The details of the interface
984 are described below.
985
986 The first step in building a new command string is to create and
987 initialize an instance of a dynevent_cmd.  Here, for instance, we
988 create a dynevent_cmd on the stack and initialize it::
989
990   struct dynevent_cmd cmd;
991   char *buf;
992   int ret;
993
994   buf = kzalloc(MAX_DYNEVENT_CMD_LEN, GFP_KERNEL);
995
996   dynevent_cmd_init(cmd, buf, maxlen, DYNEVENT_TYPE_FOO,
997                     foo_event_run_command);
998
999 The dynevent_cmd initialization needs to be given a user-specified
1000 buffer and the length of the buffer (MAX_DYNEVENT_CMD_LEN can be used
1001 for this purpose - at 2k it's generally too big to be comfortably put
1002 on the stack, so is dynamically allocated), a dynevent type id, which
1003 is meant to be used to check that further API calls are for the
1004 correct command type, and a pointer to an event-specific run_command()
1005 callback that will be called to actually execute the event-specific
1006 command function.
1007
1008 Once that's done, the command string can by built up by successive
1009 calls to argument-adding functions.
1010
1011 To add a single argument, define and initialize a struct dynevent_arg
1012 or struct dynevent_arg_pair object.  Here's an example of the simplest
1013 possible arg addition, which is simply to append the given string as
1014 a whitespace-separated argument to the command::
1015
1016   struct dynevent_arg arg;
1017
1018   dynevent_arg_init(&arg, NULL, 0);
1019
1020   arg.str = name;
1021
1022   ret = dynevent_arg_add(cmd, &arg);
1023
1024 The arg object is first initialized using dynevent_arg_init() and in
1025 this case the parameters are NULL or 0, which means there's no
1026 optional sanity-checking function or separator appended to the end of
1027 the arg.
1028
1029 Here's another more complicated example using an 'arg pair', which is
1030 used to create an argument that consists of a couple components added
1031 together as a unit, for example, a 'type field_name;' arg or a simple
1032 expression arg e.g. 'flags=%cx'::
1033
1034   struct dynevent_arg_pair arg_pair;
1035
1036   dynevent_arg_pair_init(&arg_pair, dynevent_foo_check_arg_fn, 0, ';');
1037
1038   arg_pair.lhs = type;
1039   arg_pair.rhs = name;
1040
1041   ret = dynevent_arg_pair_add(cmd, &arg_pair);
1042
1043 Again, the arg_pair is first initialized, in this case with a callback
1044 function used to check the sanity of the args (for example, that
1045 neither part of the pair is NULL), along with a character to be used
1046 to add an operator between the pair (here none) and a separator to be
1047 appended onto the end of the arg pair (here ';').
1048
1049 There's also a dynevent_str_add() function that can be used to simply
1050 add a string as-is, with no spaces, delimeters, or arg check.
1051
1052 Any number of dynevent_*_add() calls can be made to build up the string
1053 (until its length surpasses cmd->maxlen).  When all the arguments have
1054 been added and the command string is complete, the only thing left to
1055 do is run the command, which happens by simply calling
1056 dynevent_create()::
1057
1058   ret = dynevent_create(&cmd);
1059
1060 At that point, if the return value is 0, the dynamic event has been
1061 created and is ready to use.
1062
1063 See the dynevent_cmd function definitions themselves for the details
1064 of the API.