Merge tag 'for-5.17-rc4-tag' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/kdave...
[linux-2.6-microblaze.git] / Documentation / trace / ftrace.rst
1 ========================
2 ftrace - Function Tracer
3 ========================
4
5 Copyright 2008 Red Hat Inc.
6
7 :Author:   Steven Rostedt <srostedt@redhat.com>
8 :License:  The GNU Free Documentation License, Version 1.2
9           (dual licensed under the GPL v2)
10 :Original Reviewers:  Elias Oltmanns, Randy Dunlap, Andrew Morton,
11                       John Kacur, and David Teigland.
12
13 - Written for: 2.6.28-rc2
14 - Updated for: 3.10
15 - Updated for: 4.13 - Copyright 2017 VMware Inc. Steven Rostedt
16 - Converted to rst format - Changbin Du <changbin.du@intel.com>
17
18 Introduction
19 ------------
20
21 Ftrace is an internal tracer designed to help out developers and
22 designers of systems to find what is going on inside the kernel.
23 It can be used for debugging or analyzing latencies and
24 performance issues that take place outside of user-space.
25
26 Although ftrace is typically considered the function tracer, it
27 is really a framework of several assorted tracing utilities.
28 There's latency tracing to examine what occurs between interrupts
29 disabled and enabled, as well as for preemption and from a time
30 a task is woken to the task is actually scheduled in.
31
32 One of the most common uses of ftrace is the event tracing.
33 Throughout the kernel is hundreds of static event points that
34 can be enabled via the tracefs file system to see what is
35 going on in certain parts of the kernel.
36
37 See events.rst for more information.
38
39
40 Implementation Details
41 ----------------------
42
43 See Documentation/trace/ftrace-design.rst for details for arch porters and such.
44
45
46 The File System
47 ---------------
48
49 Ftrace uses the tracefs file system to hold the control files as
50 well as the files to display output.
51
52 When tracefs is configured into the kernel (which selecting any ftrace
53 option will do) the directory /sys/kernel/tracing will be created. To mount
54 this directory, you can add to your /etc/fstab file::
55
56  tracefs       /sys/kernel/tracing       tracefs defaults        0       0
57
58 Or you can mount it at run time with::
59
60  mount -t tracefs nodev /sys/kernel/tracing
61
62 For quicker access to that directory you may want to make a soft link to
63 it::
64
65  ln -s /sys/kernel/tracing /tracing
66
67 .. attention::
68
69   Before 4.1, all ftrace tracing control files were within the debugfs
70   file system, which is typically located at /sys/kernel/debug/tracing.
71   For backward compatibility, when mounting the debugfs file system,
72   the tracefs file system will be automatically mounted at:
73
74   /sys/kernel/debug/tracing
75
76   All files located in the tracefs file system will be located in that
77   debugfs file system directory as well.
78
79 .. attention::
80
81   Any selected ftrace option will also create the tracefs file system.
82   The rest of the document will assume that you are in the ftrace directory
83   (cd /sys/kernel/tracing) and will only concentrate on the files within that
84   directory and not distract from the content with the extended
85   "/sys/kernel/tracing" path name.
86
87 That's it! (assuming that you have ftrace configured into your kernel)
88
89 After mounting tracefs you will have access to the control and output files
90 of ftrace. Here is a list of some of the key files:
91
92
93  Note: all time values are in microseconds.
94
95   current_tracer:
96
97         This is used to set or display the current tracer
98         that is configured. Changing the current tracer clears
99         the ring buffer content as well as the "snapshot" buffer.
100
101   available_tracers:
102
103         This holds the different types of tracers that
104         have been compiled into the kernel. The
105         tracers listed here can be configured by
106         echoing their name into current_tracer.
107
108   tracing_on:
109
110         This sets or displays whether writing to the trace
111         ring buffer is enabled. Echo 0 into this file to disable
112         the tracer or 1 to enable it. Note, this only disables
113         writing to the ring buffer, the tracing overhead may
114         still be occurring.
115
116         The kernel function tracing_off() can be used within the
117         kernel to disable writing to the ring buffer, which will
118         set this file to "0". User space can re-enable tracing by
119         echoing "1" into the file.
120
121         Note, the function and event trigger "traceoff" will also
122         set this file to zero and stop tracing. Which can also
123         be re-enabled by user space using this file.
124
125   trace:
126
127         This file holds the output of the trace in a human
128         readable format (described below). Opening this file for
129         writing with the O_TRUNC flag clears the ring buffer content.
130         Note, this file is not a consumer. If tracing is off
131         (no tracer running, or tracing_on is zero), it will produce
132         the same output each time it is read. When tracing is on,
133         it may produce inconsistent results as it tries to read
134         the entire buffer without consuming it.
135
136   trace_pipe:
137
138         The output is the same as the "trace" file but this
139         file is meant to be streamed with live tracing.
140         Reads from this file will block until new data is
141         retrieved.  Unlike the "trace" file, this file is a
142         consumer. This means reading from this file causes
143         sequential reads to display more current data. Once
144         data is read from this file, it is consumed, and
145         will not be read again with a sequential read. The
146         "trace" file is static, and if the tracer is not
147         adding more data, it will display the same
148         information every time it is read.
149
150   trace_options:
151
152         This file lets the user control the amount of data
153         that is displayed in one of the above output
154         files. Options also exist to modify how a tracer
155         or events work (stack traces, timestamps, etc).
156
157   options:
158
159         This is a directory that has a file for every available
160         trace option (also in trace_options). Options may also be set
161         or cleared by writing a "1" or "0" respectively into the
162         corresponding file with the option name.
163
164   tracing_max_latency:
165
166         Some of the tracers record the max latency.
167         For example, the maximum time that interrupts are disabled.
168         The maximum time is saved in this file. The max trace will also be
169         stored, and displayed by "trace". A new max trace will only be
170         recorded if the latency is greater than the value in this file
171         (in microseconds).
172
173         By echoing in a time into this file, no latency will be recorded
174         unless it is greater than the time in this file.
175
176   tracing_thresh:
177
178         Some latency tracers will record a trace whenever the
179         latency is greater than the number in this file.
180         Only active when the file contains a number greater than 0.
181         (in microseconds)
182
183   buffer_size_kb:
184
185         This sets or displays the number of kilobytes each CPU
186         buffer holds. By default, the trace buffers are the same size
187         for each CPU. The displayed number is the size of the
188         CPU buffer and not total size of all buffers. The
189         trace buffers are allocated in pages (blocks of memory
190         that the kernel uses for allocation, usually 4 KB in size).
191         A few extra pages may be allocated to accommodate buffer management
192         meta-data. If the last page allocated has room for more bytes
193         than requested, the rest of the page will be used,
194         making the actual allocation bigger than requested or shown.
195         ( Note, the size may not be a multiple of the page size
196         due to buffer management meta-data. )
197
198         Buffer sizes for individual CPUs may vary
199         (see "per_cpu/cpu0/buffer_size_kb" below), and if they do
200         this file will show "X".
201
202   buffer_total_size_kb:
203
204         This displays the total combined size of all the trace buffers.
205
206   free_buffer:
207
208         If a process is performing tracing, and the ring buffer should be
209         shrunk "freed" when the process is finished, even if it were to be
210         killed by a signal, this file can be used for that purpose. On close
211         of this file, the ring buffer will be resized to its minimum size.
212         Having a process that is tracing also open this file, when the process
213         exits its file descriptor for this file will be closed, and in doing so,
214         the ring buffer will be "freed".
215
216         It may also stop tracing if disable_on_free option is set.
217
218   tracing_cpumask:
219
220         This is a mask that lets the user only trace on specified CPUs.
221         The format is a hex string representing the CPUs.
222
223   set_ftrace_filter:
224
225         When dynamic ftrace is configured in (see the
226         section below "dynamic ftrace"), the code is dynamically
227         modified (code text rewrite) to disable calling of the
228         function profiler (mcount). This lets tracing be configured
229         in with practically no overhead in performance.  This also
230         has a side effect of enabling or disabling specific functions
231         to be traced. Echoing names of functions into this file
232         will limit the trace to only those functions.
233         This influences the tracers "function" and "function_graph"
234         and thus also function profiling (see "function_profile_enabled").
235
236         The functions listed in "available_filter_functions" are what
237         can be written into this file.
238
239         This interface also allows for commands to be used. See the
240         "Filter commands" section for more details.
241
242         As a speed up, since processing strings can be quite expensive
243         and requires a check of all functions registered to tracing, instead
244         an index can be written into this file. A number (starting with "1")
245         written will instead select the same corresponding at the line position
246         of the "available_filter_functions" file.
247
248   set_ftrace_notrace:
249
250         This has an effect opposite to that of
251         set_ftrace_filter. Any function that is added here will not
252         be traced. If a function exists in both set_ftrace_filter
253         and set_ftrace_notrace, the function will _not_ be traced.
254
255   set_ftrace_pid:
256
257         Have the function tracer only trace the threads whose PID are
258         listed in this file.
259
260         If the "function-fork" option is set, then when a task whose
261         PID is listed in this file forks, the child's PID will
262         automatically be added to this file, and the child will be
263         traced by the function tracer as well. This option will also
264         cause PIDs of tasks that exit to be removed from the file.
265
266   set_ftrace_notrace_pid:
267
268         Have the function tracer ignore threads whose PID are listed in
269         this file.
270
271         If the "function-fork" option is set, then when a task whose
272         PID is listed in this file forks, the child's PID will
273         automatically be added to this file, and the child will not be
274         traced by the function tracer as well. This option will also
275         cause PIDs of tasks that exit to be removed from the file.
276
277         If a PID is in both this file and "set_ftrace_pid", then this
278         file takes precedence, and the thread will not be traced.
279
280   set_event_pid:
281
282         Have the events only trace a task with a PID listed in this file.
283         Note, sched_switch and sched_wake_up will also trace events
284         listed in this file.
285
286         To have the PIDs of children of tasks with their PID in this file
287         added on fork, enable the "event-fork" option. That option will also
288         cause the PIDs of tasks to be removed from this file when the task
289         exits.
290
291   set_event_notrace_pid:
292
293         Have the events not trace a task with a PID listed in this file.
294         Note, sched_switch and sched_wakeup will trace threads not listed
295         in this file, even if a thread's PID is in the file if the
296         sched_switch or sched_wakeup events also trace a thread that should
297         be traced.
298
299         To have the PIDs of children of tasks with their PID in this file
300         added on fork, enable the "event-fork" option. That option will also
301         cause the PIDs of tasks to be removed from this file when the task
302         exits.
303
304   set_graph_function:
305
306         Functions listed in this file will cause the function graph
307         tracer to only trace these functions and the functions that
308         they call. (See the section "dynamic ftrace" for more details).
309         Note, set_ftrace_filter and set_ftrace_notrace still affects
310         what functions are being traced.
311
312   set_graph_notrace:
313
314         Similar to set_graph_function, but will disable function graph
315         tracing when the function is hit until it exits the function.
316         This makes it possible to ignore tracing functions that are called
317         by a specific function.
318
319   available_filter_functions:
320
321         This lists the functions that ftrace has processed and can trace.
322         These are the function names that you can pass to
323         "set_ftrace_filter", "set_ftrace_notrace",
324         "set_graph_function", or "set_graph_notrace".
325         (See the section "dynamic ftrace" below for more details.)
326
327   dyn_ftrace_total_info:
328
329         This file is for debugging purposes. The number of functions that
330         have been converted to nops and are available to be traced.
331
332   enabled_functions:
333
334         This file is more for debugging ftrace, but can also be useful
335         in seeing if any function has a callback attached to it.
336         Not only does the trace infrastructure use ftrace function
337         trace utility, but other subsystems might too. This file
338         displays all functions that have a callback attached to them
339         as well as the number of callbacks that have been attached.
340         Note, a callback may also call multiple functions which will
341         not be listed in this count.
342
343         If the callback registered to be traced by a function with
344         the "save regs" attribute (thus even more overhead), a 'R'
345         will be displayed on the same line as the function that
346         is returning registers.
347
348         If the callback registered to be traced by a function with
349         the "ip modify" attribute (thus the regs->ip can be changed),
350         an 'I' will be displayed on the same line as the function that
351         can be overridden.
352
353         If the architecture supports it, it will also show what callback
354         is being directly called by the function. If the count is greater
355         than 1 it most likely will be ftrace_ops_list_func().
356
357         If the callback of a function jumps to a trampoline that is
358         specific to the callback and which is not the standard trampoline,
359         its address will be printed as well as the function that the
360         trampoline calls.
361
362   function_profile_enabled:
363
364         When set it will enable all functions with either the function
365         tracer, or if configured, the function graph tracer. It will
366         keep a histogram of the number of functions that were called
367         and if the function graph tracer was configured, it will also keep
368         track of the time spent in those functions. The histogram
369         content can be displayed in the files:
370
371         trace_stat/function<cpu> ( function0, function1, etc).
372
373   trace_stat:
374
375         A directory that holds different tracing stats.
376
377   kprobe_events:
378
379         Enable dynamic trace points. See kprobetrace.rst.
380
381   kprobe_profile:
382
383         Dynamic trace points stats. See kprobetrace.rst.
384
385   max_graph_depth:
386
387         Used with the function graph tracer. This is the max depth
388         it will trace into a function. Setting this to a value of
389         one will show only the first kernel function that is called
390         from user space.
391
392   printk_formats:
393
394         This is for tools that read the raw format files. If an event in
395         the ring buffer references a string, only a pointer to the string
396         is recorded into the buffer and not the string itself. This prevents
397         tools from knowing what that string was. This file displays the string
398         and address for the string allowing tools to map the pointers to what
399         the strings were.
400
401   saved_cmdlines:
402
403         Only the pid of the task is recorded in a trace event unless
404         the event specifically saves the task comm as well. Ftrace
405         makes a cache of pid mappings to comms to try to display
406         comms for events. If a pid for a comm is not listed, then
407         "<...>" is displayed in the output.
408
409         If the option "record-cmd" is set to "0", then comms of tasks
410         will not be saved during recording. By default, it is enabled.
411
412   saved_cmdlines_size:
413
414         By default, 128 comms are saved (see "saved_cmdlines" above). To
415         increase or decrease the amount of comms that are cached, echo
416         the number of comms to cache into this file.
417
418   saved_tgids:
419
420         If the option "record-tgid" is set, on each scheduling context switch
421         the Task Group ID of a task is saved in a table mapping the PID of
422         the thread to its TGID. By default, the "record-tgid" option is
423         disabled.
424
425   snapshot:
426
427         This displays the "snapshot" buffer and also lets the user
428         take a snapshot of the current running trace.
429         See the "Snapshot" section below for more details.
430
431   stack_max_size:
432
433         When the stack tracer is activated, this will display the
434         maximum stack size it has encountered.
435         See the "Stack Trace" section below.
436
437   stack_trace:
438
439         This displays the stack back trace of the largest stack
440         that was encountered when the stack tracer is activated.
441         See the "Stack Trace" section below.
442
443   stack_trace_filter:
444
445         This is similar to "set_ftrace_filter" but it limits what
446         functions the stack tracer will check.
447
448   trace_clock:
449
450         Whenever an event is recorded into the ring buffer, a
451         "timestamp" is added. This stamp comes from a specified
452         clock. By default, ftrace uses the "local" clock. This
453         clock is very fast and strictly per cpu, but on some
454         systems it may not be monotonic with respect to other
455         CPUs. In other words, the local clocks may not be in sync
456         with local clocks on other CPUs.
457
458         Usual clocks for tracing::
459
460           # cat trace_clock
461           [local] global counter x86-tsc
462
463         The clock with the square brackets around it is the one in effect.
464
465         local:
466                 Default clock, but may not be in sync across CPUs
467
468         global:
469                 This clock is in sync with all CPUs but may
470                 be a bit slower than the local clock.
471
472         counter:
473                 This is not a clock at all, but literally an atomic
474                 counter. It counts up one by one, but is in sync
475                 with all CPUs. This is useful when you need to
476                 know exactly the order events occurred with respect to
477                 each other on different CPUs.
478
479         uptime:
480                 This uses the jiffies counter and the time stamp
481                 is relative to the time since boot up.
482
483         perf:
484                 This makes ftrace use the same clock that perf uses.
485                 Eventually perf will be able to read ftrace buffers
486                 and this will help out in interleaving the data.
487
488         x86-tsc:
489                 Architectures may define their own clocks. For
490                 example, x86 uses its own TSC cycle clock here.
491
492         ppc-tb:
493                 This uses the powerpc timebase register value.
494                 This is in sync across CPUs and can also be used
495                 to correlate events across hypervisor/guest if
496                 tb_offset is known.
497
498         mono:
499                 This uses the fast monotonic clock (CLOCK_MONOTONIC)
500                 which is monotonic and is subject to NTP rate adjustments.
501
502         mono_raw:
503                 This is the raw monotonic clock (CLOCK_MONOTONIC_RAW)
504                 which is monotonic but is not subject to any rate adjustments
505                 and ticks at the same rate as the hardware clocksource.
506
507         boot:
508                 This is the boot clock (CLOCK_BOOTTIME) and is based on the
509                 fast monotonic clock, but also accounts for time spent in
510                 suspend. Since the clock access is designed for use in
511                 tracing in the suspend path, some side effects are possible
512                 if clock is accessed after the suspend time is accounted before
513                 the fast mono clock is updated. In this case, the clock update
514                 appears to happen slightly sooner than it normally would have.
515                 Also on 32-bit systems, it's possible that the 64-bit boot offset
516                 sees a partial update. These effects are rare and post
517                 processing should be able to handle them. See comments in the
518                 ktime_get_boot_fast_ns() function for more information.
519
520         To set a clock, simply echo the clock name into this file::
521
522           # echo global > trace_clock
523
524         Setting a clock clears the ring buffer content as well as the
525         "snapshot" buffer.
526
527   trace_marker:
528
529         This is a very useful file for synchronizing user space
530         with events happening in the kernel. Writing strings into
531         this file will be written into the ftrace buffer.
532
533         It is useful in applications to open this file at the start
534         of the application and just reference the file descriptor
535         for the file::
536
537                 void trace_write(const char *fmt, ...)
538                 {
539                         va_list ap;
540                         char buf[256];
541                         int n;
542
543                         if (trace_fd < 0)
544                                 return;
545
546                         va_start(ap, fmt);
547                         n = vsnprintf(buf, 256, fmt, ap);
548                         va_end(ap);
549
550                         write(trace_fd, buf, n);
551                 }
552
553         start::
554
555                 trace_fd = open("trace_marker", WR_ONLY);
556
557         Note: Writing into the trace_marker file can also initiate triggers
558               that are written into /sys/kernel/tracing/events/ftrace/print/trigger
559               See "Event triggers" in Documentation/trace/events.rst and an
560               example in Documentation/trace/histogram.rst (Section 3.)
561
562   trace_marker_raw:
563
564         This is similar to trace_marker above, but is meant for binary data
565         to be written to it, where a tool can be used to parse the data
566         from trace_pipe_raw.
567
568   uprobe_events:
569
570         Add dynamic tracepoints in programs.
571         See uprobetracer.rst
572
573   uprobe_profile:
574
575         Uprobe statistics. See uprobetrace.txt
576
577   instances:
578
579         This is a way to make multiple trace buffers where different
580         events can be recorded in different buffers.
581         See "Instances" section below.
582
583   events:
584
585         This is the trace event directory. It holds event tracepoints
586         (also known as static tracepoints) that have been compiled
587         into the kernel. It shows what event tracepoints exist
588         and how they are grouped by system. There are "enable"
589         files at various levels that can enable the tracepoints
590         when a "1" is written to them.
591
592         See events.rst for more information.
593
594   set_event:
595
596         By echoing in the event into this file, will enable that event.
597
598         See events.rst for more information.
599
600   available_events:
601
602         A list of events that can be enabled in tracing.
603
604         See events.rst for more information.
605
606   timestamp_mode:
607
608         Certain tracers may change the timestamp mode used when
609         logging trace events into the event buffer.  Events with
610         different modes can coexist within a buffer but the mode in
611         effect when an event is logged determines which timestamp mode
612         is used for that event.  The default timestamp mode is
613         'delta'.
614
615         Usual timestamp modes for tracing:
616
617           # cat timestamp_mode
618           [delta] absolute
619
620           The timestamp mode with the square brackets around it is the
621           one in effect.
622
623           delta: Default timestamp mode - timestamp is a delta against
624                  a per-buffer timestamp.
625
626           absolute: The timestamp is a full timestamp, not a delta
627                  against some other value.  As such it takes up more
628                  space and is less efficient.
629
630   hwlat_detector:
631
632         Directory for the Hardware Latency Detector.
633         See "Hardware Latency Detector" section below.
634
635   per_cpu:
636
637         This is a directory that contains the trace per_cpu information.
638
639   per_cpu/cpu0/buffer_size_kb:
640
641         The ftrace buffer is defined per_cpu. That is, there's a separate
642         buffer for each CPU to allow writes to be done atomically,
643         and free from cache bouncing. These buffers may have different
644         size buffers. This file is similar to the buffer_size_kb
645         file, but it only displays or sets the buffer size for the
646         specific CPU. (here cpu0).
647
648   per_cpu/cpu0/trace:
649
650         This is similar to the "trace" file, but it will only display
651         the data specific for the CPU. If written to, it only clears
652         the specific CPU buffer.
653
654   per_cpu/cpu0/trace_pipe
655
656         This is similar to the "trace_pipe" file, and is a consuming
657         read, but it will only display (and consume) the data specific
658         for the CPU.
659
660   per_cpu/cpu0/trace_pipe_raw
661
662         For tools that can parse the ftrace ring buffer binary format,
663         the trace_pipe_raw file can be used to extract the data
664         from the ring buffer directly. With the use of the splice()
665         system call, the buffer data can be quickly transferred to
666         a file or to the network where a server is collecting the
667         data.
668
669         Like trace_pipe, this is a consuming reader, where multiple
670         reads will always produce different data.
671
672   per_cpu/cpu0/snapshot:
673
674         This is similar to the main "snapshot" file, but will only
675         snapshot the current CPU (if supported). It only displays
676         the content of the snapshot for a given CPU, and if
677         written to, only clears this CPU buffer.
678
679   per_cpu/cpu0/snapshot_raw:
680
681         Similar to the trace_pipe_raw, but will read the binary format
682         from the snapshot buffer for the given CPU.
683
684   per_cpu/cpu0/stats:
685
686         This displays certain stats about the ring buffer:
687
688         entries:
689                 The number of events that are still in the buffer.
690
691         overrun:
692                 The number of lost events due to overwriting when
693                 the buffer was full.
694
695         commit overrun:
696                 Should always be zero.
697                 This gets set if so many events happened within a nested
698                 event (ring buffer is re-entrant), that it fills the
699                 buffer and starts dropping events.
700
701         bytes:
702                 Bytes actually read (not overwritten).
703
704         oldest event ts:
705                 The oldest timestamp in the buffer
706
707         now ts:
708                 The current timestamp
709
710         dropped events:
711                 Events lost due to overwrite option being off.
712
713         read events:
714                 The number of events read.
715
716 The Tracers
717 -----------
718
719 Here is the list of current tracers that may be configured.
720
721   "function"
722
723         Function call tracer to trace all kernel functions.
724
725   "function_graph"
726
727         Similar to the function tracer except that the
728         function tracer probes the functions on their entry
729         whereas the function graph tracer traces on both entry
730         and exit of the functions. It then provides the ability
731         to draw a graph of function calls similar to C code
732         source.
733
734   "blk"
735
736         The block tracer. The tracer used by the blktrace user
737         application.
738
739   "hwlat"
740
741         The Hardware Latency tracer is used to detect if the hardware
742         produces any latency. See "Hardware Latency Detector" section
743         below.
744
745   "irqsoff"
746
747         Traces the areas that disable interrupts and saves
748         the trace with the longest max latency.
749         See tracing_max_latency. When a new max is recorded,
750         it replaces the old trace. It is best to view this
751         trace with the latency-format option enabled, which
752         happens automatically when the tracer is selected.
753
754   "preemptoff"
755
756         Similar to irqsoff but traces and records the amount of
757         time for which preemption is disabled.
758
759   "preemptirqsoff"
760
761         Similar to irqsoff and preemptoff, but traces and
762         records the largest time for which irqs and/or preemption
763         is disabled.
764
765   "wakeup"
766
767         Traces and records the max latency that it takes for
768         the highest priority task to get scheduled after
769         it has been woken up.
770         Traces all tasks as an average developer would expect.
771
772   "wakeup_rt"
773
774         Traces and records the max latency that it takes for just
775         RT tasks (as the current "wakeup" does). This is useful
776         for those interested in wake up timings of RT tasks.
777
778   "wakeup_dl"
779
780         Traces and records the max latency that it takes for
781         a SCHED_DEADLINE task to be woken (as the "wakeup" and
782         "wakeup_rt" does).
783
784   "mmiotrace"
785
786         A special tracer that is used to trace binary module.
787         It will trace all the calls that a module makes to the
788         hardware. Everything it writes and reads from the I/O
789         as well.
790
791   "branch"
792
793         This tracer can be configured when tracing likely/unlikely
794         calls within the kernel. It will trace when a likely and
795         unlikely branch is hit and if it was correct in its prediction
796         of being correct.
797
798   "nop"
799
800         This is the "trace nothing" tracer. To remove all
801         tracers from tracing simply echo "nop" into
802         current_tracer.
803
804 Error conditions
805 ----------------
806
807   For most ftrace commands, failure modes are obvious and communicated
808   using standard return codes.
809
810   For other more involved commands, extended error information may be
811   available via the tracing/error_log file.  For the commands that
812   support it, reading the tracing/error_log file after an error will
813   display more detailed information about what went wrong, if
814   information is available.  The tracing/error_log file is a circular
815   error log displaying a small number (currently, 8) of ftrace errors
816   for the last (8) failed commands.
817
818   The extended error information and usage takes the form shown in
819   this example::
820
821     # echo xxx > /sys/kernel/debug/tracing/events/sched/sched_wakeup/trigger
822     echo: write error: Invalid argument
823
824     # cat /sys/kernel/debug/tracing/error_log
825     [ 5348.887237] location: error: Couldn't yyy: zzz
826       Command: xxx
827                ^
828     [ 7517.023364] location: error: Bad rrr: sss
829       Command: ppp qqq
830                    ^
831
832   To clear the error log, echo the empty string into it::
833
834     # echo > /sys/kernel/debug/tracing/error_log
835
836 Examples of using the tracer
837 ----------------------------
838
839 Here are typical examples of using the tracers when controlling
840 them only with the tracefs interface (without using any
841 user-land utilities).
842
843 Output format:
844 --------------
845
846 Here is an example of the output format of the file "trace"::
847
848   # tracer: function
849   #
850   # entries-in-buffer/entries-written: 140080/250280   #P:4
851   #
852   #                              _-----=> irqs-off
853   #                             / _----=> need-resched
854   #                            | / _---=> hardirq/softirq
855   #                            || / _--=> preempt-depth
856   #                            ||| /     delay
857   #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
858   #              | |       |   ||||       |         |
859               bash-1977  [000] .... 17284.993652: sys_close <-system_call_fastpath
860               bash-1977  [000] .... 17284.993653: __close_fd <-sys_close
861               bash-1977  [000] .... 17284.993653: _raw_spin_lock <-__close_fd
862               sshd-1974  [003] .... 17284.993653: __srcu_read_unlock <-fsnotify
863               bash-1977  [000] .... 17284.993654: add_preempt_count <-_raw_spin_lock
864               bash-1977  [000] ...1 17284.993655: _raw_spin_unlock <-__close_fd
865               bash-1977  [000] ...1 17284.993656: sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
866               bash-1977  [000] .... 17284.993657: filp_close <-__close_fd
867               bash-1977  [000] .... 17284.993657: dnotify_flush <-filp_close
868               sshd-1974  [003] .... 17284.993658: sys_select <-system_call_fastpath
869               ....
870
871 A header is printed with the tracer name that is represented by
872 the trace. In this case the tracer is "function". Then it shows the
873 number of events in the buffer as well as the total number of entries
874 that were written. The difference is the number of entries that were
875 lost due to the buffer filling up (250280 - 140080 = 110200 events
876 lost).
877
878 The header explains the content of the events. Task name "bash", the task
879 PID "1977", the CPU that it was running on "000", the latency format
880 (explained below), the timestamp in <secs>.<usecs> format, the
881 function name that was traced "sys_close" and the parent function that
882 called this function "system_call_fastpath". The timestamp is the time
883 at which the function was entered.
884
885 Latency trace format
886 --------------------
887
888 When the latency-format option is enabled or when one of the latency
889 tracers is set, the trace file gives somewhat more information to see
890 why a latency happened. Here is a typical trace::
891
892   # tracer: irqsoff
893   #
894   # irqsoff latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
895   # --------------------------------------------------------------------
896   # latency: 259 us, #4/4, CPU#2 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
897   #    -----------------
898   #    | task: ps-6143 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
899   #    -----------------
900   #  => started at: __lock_task_sighand
901   #  => ended at:   _raw_spin_unlock_irqrestore
902   #
903   #
904   #                  _------=> CPU#            
905   #                 / _-----=> irqs-off        
906   #                | / _----=> need-resched    
907   #                || / _---=> hardirq/softirq 
908   #                ||| / _--=> preempt-depth   
909   #                |||| /     delay             
910   #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
911   #     \   /      |||||  \    |   /           
912         ps-6143    2d...    0us!: trace_hardirqs_off <-__lock_task_sighand
913         ps-6143    2d..1  259us+: trace_hardirqs_on <-_raw_spin_unlock_irqrestore
914         ps-6143    2d..1  263us+: time_hardirqs_on <-_raw_spin_unlock_irqrestore
915         ps-6143    2d..1  306us : <stack trace>
916    => trace_hardirqs_on_caller
917    => trace_hardirqs_on
918    => _raw_spin_unlock_irqrestore
919    => do_task_stat
920    => proc_tgid_stat
921    => proc_single_show
922    => seq_read
923    => vfs_read
924    => sys_read
925    => system_call_fastpath
926
927
928 This shows that the current tracer is "irqsoff" tracing the time
929 for which interrupts were disabled. It gives the trace version (which
930 never changes) and the version of the kernel upon which this was executed on
931 (3.8). Then it displays the max latency in microseconds (259 us). The number
932 of trace entries displayed and the total number (both are four: #4/4).
933 VP, KP, SP, and HP are always zero and are reserved for later use.
934 #P is the number of online CPUs (#P:4).
935
936 The task is the process that was running when the latency
937 occurred. (ps pid: 6143).
938
939 The start and stop (the functions in which the interrupts were
940 disabled and enabled respectively) that caused the latencies:
941
942   - __lock_task_sighand is where the interrupts were disabled.
943   - _raw_spin_unlock_irqrestore is where they were enabled again.
944
945 The next lines after the header are the trace itself. The header
946 explains which is which.
947
948   cmd: The name of the process in the trace.
949
950   pid: The PID of that process.
951
952   CPU#: The CPU which the process was running on.
953
954   irqs-off: 'd' interrupts are disabled. '.' otherwise.
955         .. caution:: If the architecture does not support a way to
956                 read the irq flags variable, an 'X' will always
957                 be printed here.
958
959   need-resched:
960         - 'N' both TIF_NEED_RESCHED and PREEMPT_NEED_RESCHED is set,
961         - 'n' only TIF_NEED_RESCHED is set,
962         - 'p' only PREEMPT_NEED_RESCHED is set,
963         - '.' otherwise.
964
965   hardirq/softirq:
966         - 'Z' - NMI occurred inside a hardirq
967         - 'z' - NMI is running
968         - 'H' - hard irq occurred inside a softirq.
969         - 'h' - hard irq is running
970         - 's' - soft irq is running
971         - '.' - normal context.
972
973   preempt-depth: The level of preempt_disabled
974
975 The above is mostly meaningful for kernel developers.
976
977   time:
978         When the latency-format option is enabled, the trace file
979         output includes a timestamp relative to the start of the
980         trace. This differs from the output when latency-format
981         is disabled, which includes an absolute timestamp.
982
983   delay:
984         This is just to help catch your eye a bit better. And
985         needs to be fixed to be only relative to the same CPU.
986         The marks are determined by the difference between this
987         current trace and the next trace.
988
989           - '$' - greater than 1 second
990           - '@' - greater than 100 millisecond
991           - '*' - greater than 10 millisecond
992           - '#' - greater than 1000 microsecond
993           - '!' - greater than 100 microsecond
994           - '+' - greater than 10 microsecond
995           - ' ' - less than or equal to 10 microsecond.
996
997   The rest is the same as the 'trace' file.
998
999   Note, the latency tracers will usually end with a back trace
1000   to easily find where the latency occurred.
1001
1002 trace_options
1003 -------------
1004
1005 The trace_options file (or the options directory) is used to control
1006 what gets printed in the trace output, or manipulate the tracers.
1007 To see what is available, simply cat the file::
1008
1009   cat trace_options
1010         print-parent
1011         nosym-offset
1012         nosym-addr
1013         noverbose
1014         noraw
1015         nohex
1016         nobin
1017         noblock
1018         trace_printk
1019         annotate
1020         nouserstacktrace
1021         nosym-userobj
1022         noprintk-msg-only
1023         context-info
1024         nolatency-format
1025         record-cmd
1026         norecord-tgid
1027         overwrite
1028         nodisable_on_free
1029         irq-info
1030         markers
1031         noevent-fork
1032         function-trace
1033         nofunction-fork
1034         nodisplay-graph
1035         nostacktrace
1036         nobranch
1037
1038 To disable one of the options, echo in the option prepended with
1039 "no"::
1040
1041   echo noprint-parent > trace_options
1042
1043 To enable an option, leave off the "no"::
1044
1045   echo sym-offset > trace_options
1046
1047 Here are the available options:
1048
1049   print-parent
1050         On function traces, display the calling (parent)
1051         function as well as the function being traced.
1052         ::
1053
1054           print-parent:
1055            bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul <-kstrtoul
1056
1057           noprint-parent:
1058            bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul
1059
1060
1061   sym-offset
1062         Display not only the function name, but also the
1063         offset in the function. For example, instead of
1064         seeing just "ktime_get", you will see
1065         "ktime_get+0xb/0x20".
1066         ::
1067
1068           sym-offset:
1069            bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul+0x6/0xa0
1070
1071   sym-addr
1072         This will also display the function address as well
1073         as the function name.
1074         ::
1075
1076           sym-addr:
1077            bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul <c0339346>
1078
1079   verbose
1080         This deals with the trace file when the
1081         latency-format option is enabled.
1082         ::
1083
1084             bash  4000 1 0 00000000 00010a95 [58127d26] 1720.415ms \
1085             (+0.000ms): simple_strtoul (kstrtoul)
1086
1087   raw
1088         This will display raw numbers. This option is best for
1089         use with user applications that can translate the raw
1090         numbers better than having it done in the kernel.
1091
1092   hex
1093         Similar to raw, but the numbers will be in a hexadecimal format.
1094
1095   bin
1096         This will print out the formats in raw binary.
1097
1098   block
1099         When set, reading trace_pipe will not block when polled.
1100
1101   trace_printk
1102         Can disable trace_printk() from writing into the buffer.
1103
1104   annotate
1105         It is sometimes confusing when the CPU buffers are full
1106         and one CPU buffer had a lot of events recently, thus
1107         a shorter time frame, were another CPU may have only had
1108         a few events, which lets it have older events. When
1109         the trace is reported, it shows the oldest events first,
1110         and it may look like only one CPU ran (the one with the
1111         oldest events). When the annotate option is set, it will
1112         display when a new CPU buffer started::
1113
1114                           <idle>-0     [001] dNs4 21169.031481: wake_up_idle_cpu <-add_timer_on
1115                           <idle>-0     [001] dNs4 21169.031482: _raw_spin_unlock_irqrestore <-add_timer_on
1116                           <idle>-0     [001] .Ns4 21169.031484: sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock_irqrestore
1117                 ##### CPU 2 buffer started ####
1118                           <idle>-0     [002] .N.1 21169.031484: rcu_idle_exit <-cpu_idle
1119                           <idle>-0     [001] .Ns3 21169.031484: _raw_spin_unlock <-clocksource_watchdog
1120                           <idle>-0     [001] .Ns3 21169.031485: sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
1121
1122   userstacktrace
1123         This option changes the trace. It records a
1124         stacktrace of the current user space thread after
1125         each trace event.
1126
1127   sym-userobj
1128         when user stacktrace are enabled, look up which
1129         object the address belongs to, and print a
1130         relative address. This is especially useful when
1131         ASLR is on, otherwise you don't get a chance to
1132         resolve the address to object/file/line after
1133         the app is no longer running
1134
1135         The lookup is performed when you read
1136         trace,trace_pipe. Example::
1137
1138                   a.out-1623  [000] 40874.465068: /root/a.out[+0x480] <-/root/a.out[+0
1139                   x494] <- /root/a.out[+0x4a8] <- /lib/libc-2.7.so[+0x1e1a6]
1140
1141
1142   printk-msg-only
1143         When set, trace_printk()s will only show the format
1144         and not their parameters (if trace_bprintk() or
1145         trace_bputs() was used to save the trace_printk()).
1146
1147   context-info
1148         Show only the event data. Hides the comm, PID,
1149         timestamp, CPU, and other useful data.
1150
1151   latency-format
1152         This option changes the trace output. When it is enabled,
1153         the trace displays additional information about the
1154         latency, as described in "Latency trace format".
1155
1156   pause-on-trace
1157         When set, opening the trace file for read, will pause
1158         writing to the ring buffer (as if tracing_on was set to zero).
1159         This simulates the original behavior of the trace file.
1160         When the file is closed, tracing will be enabled again.
1161
1162   hash-ptr
1163         When set, "%p" in the event printk format displays the
1164         hashed pointer value instead of real address.
1165         This will be useful if you want to find out which hashed
1166         value is corresponding to the real value in trace log.
1167
1168   record-cmd
1169         When any event or tracer is enabled, a hook is enabled
1170         in the sched_switch trace point to fill comm cache
1171         with mapped pids and comms. But this may cause some
1172         overhead, and if you only care about pids, and not the
1173         name of the task, disabling this option can lower the
1174         impact of tracing. See "saved_cmdlines".
1175
1176   record-tgid
1177         When any event or tracer is enabled, a hook is enabled
1178         in the sched_switch trace point to fill the cache of
1179         mapped Thread Group IDs (TGID) mapping to pids. See
1180         "saved_tgids".
1181
1182   overwrite
1183         This controls what happens when the trace buffer is
1184         full. If "1" (default), the oldest events are
1185         discarded and overwritten. If "0", then the newest
1186         events are discarded.
1187         (see per_cpu/cpu0/stats for overrun and dropped)
1188
1189   disable_on_free
1190         When the free_buffer is closed, tracing will
1191         stop (tracing_on set to 0).
1192
1193   irq-info
1194         Shows the interrupt, preempt count, need resched data.
1195         When disabled, the trace looks like::
1196
1197                 # tracer: function
1198                 #
1199                 # entries-in-buffer/entries-written: 144405/9452052   #P:4
1200                 #
1201                 #           TASK-PID   CPU#      TIMESTAMP  FUNCTION
1202                 #              | |       |          |         |
1203                           <idle>-0     [002]  23636.756054: ttwu_do_activate.constprop.89 <-try_to_wake_up
1204                           <idle>-0     [002]  23636.756054: activate_task <-ttwu_do_activate.constprop.89
1205                           <idle>-0     [002]  23636.756055: enqueue_task <-activate_task
1206
1207
1208   markers
1209         When set, the trace_marker is writable (only by root).
1210         When disabled, the trace_marker will error with EINVAL
1211         on write.
1212
1213   event-fork
1214         When set, tasks with PIDs listed in set_event_pid will have
1215         the PIDs of their children added to set_event_pid when those
1216         tasks fork. Also, when tasks with PIDs in set_event_pid exit,
1217         their PIDs will be removed from the file.
1218
1219         This affects PIDs listed in set_event_notrace_pid as well.
1220
1221   function-trace
1222         The latency tracers will enable function tracing
1223         if this option is enabled (default it is). When
1224         it is disabled, the latency tracers do not trace
1225         functions. This keeps the overhead of the tracer down
1226         when performing latency tests.
1227
1228   function-fork
1229         When set, tasks with PIDs listed in set_ftrace_pid will
1230         have the PIDs of their children added to set_ftrace_pid
1231         when those tasks fork. Also, when tasks with PIDs in
1232         set_ftrace_pid exit, their PIDs will be removed from the
1233         file.
1234
1235         This affects PIDs in set_ftrace_notrace_pid as well.
1236
1237   display-graph
1238         When set, the latency tracers (irqsoff, wakeup, etc) will
1239         use function graph tracing instead of function tracing.
1240
1241   stacktrace
1242         When set, a stack trace is recorded after any trace event
1243         is recorded.
1244
1245   branch
1246         Enable branch tracing with the tracer. This enables branch
1247         tracer along with the currently set tracer. Enabling this
1248         with the "nop" tracer is the same as just enabling the
1249         "branch" tracer.
1250
1251 .. tip:: Some tracers have their own options. They only appear in this
1252        file when the tracer is active. They always appear in the
1253        options directory.
1254
1255
1256 Here are the per tracer options:
1257
1258 Options for function tracer:
1259
1260   func_stack_trace
1261         When set, a stack trace is recorded after every
1262         function that is recorded. NOTE! Limit the functions
1263         that are recorded before enabling this, with
1264         "set_ftrace_filter" otherwise the system performance
1265         will be critically degraded. Remember to disable
1266         this option before clearing the function filter.
1267
1268 Options for function_graph tracer:
1269
1270  Since the function_graph tracer has a slightly different output
1271  it has its own options to control what is displayed.
1272
1273   funcgraph-overrun
1274         When set, the "overrun" of the graph stack is
1275         displayed after each function traced. The
1276         overrun, is when the stack depth of the calls
1277         is greater than what is reserved for each task.
1278         Each task has a fixed array of functions to
1279         trace in the call graph. If the depth of the
1280         calls exceeds that, the function is not traced.
1281         The overrun is the number of functions missed
1282         due to exceeding this array.
1283
1284   funcgraph-cpu
1285         When set, the CPU number of the CPU where the trace
1286         occurred is displayed.
1287
1288   funcgraph-overhead
1289         When set, if the function takes longer than
1290         A certain amount, then a delay marker is
1291         displayed. See "delay" above, under the
1292         header description.
1293
1294   funcgraph-proc
1295         Unlike other tracers, the process' command line
1296         is not displayed by default, but instead only
1297         when a task is traced in and out during a context
1298         switch. Enabling this options has the command
1299         of each process displayed at every line.
1300
1301   funcgraph-duration
1302         At the end of each function (the return)
1303         the duration of the amount of time in the
1304         function is displayed in microseconds.
1305
1306   funcgraph-abstime
1307         When set, the timestamp is displayed at each line.
1308
1309   funcgraph-irqs
1310         When disabled, functions that happen inside an
1311         interrupt will not be traced.
1312
1313   funcgraph-tail
1314         When set, the return event will include the function
1315         that it represents. By default this is off, and
1316         only a closing curly bracket "}" is displayed for
1317         the return of a function.
1318
1319   sleep-time
1320         When running function graph tracer, to include
1321         the time a task schedules out in its function.
1322         When enabled, it will account time the task has been
1323         scheduled out as part of the function call.
1324
1325   graph-time
1326         When running function profiler with function graph tracer,
1327         to include the time to call nested functions. When this is
1328         not set, the time reported for the function will only
1329         include the time the function itself executed for, not the
1330         time for functions that it called.
1331
1332 Options for blk tracer:
1333
1334   blk_classic
1335         Shows a more minimalistic output.
1336
1337
1338 irqsoff
1339 -------
1340
1341 When interrupts are disabled, the CPU can not react to any other
1342 external event (besides NMIs and SMIs). This prevents the timer
1343 interrupt from triggering or the mouse interrupt from letting
1344 the kernel know of a new mouse event. The result is a latency
1345 with the reaction time.
1346
1347 The irqsoff tracer tracks the time for which interrupts are
1348 disabled. When a new maximum latency is hit, the tracer saves
1349 the trace leading up to that latency point so that every time a
1350 new maximum is reached, the old saved trace is discarded and the
1351 new trace is saved.
1352
1353 To reset the maximum, echo 0 into tracing_max_latency. Here is
1354 an example::
1355
1356   # echo 0 > options/function-trace
1357   # echo irqsoff > current_tracer
1358   # echo 1 > tracing_on
1359   # echo 0 > tracing_max_latency
1360   # ls -ltr
1361   [...]
1362   # echo 0 > tracing_on
1363   # cat trace
1364   # tracer: irqsoff
1365   #
1366   # irqsoff latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1367   # --------------------------------------------------------------------
1368   # latency: 16 us, #4/4, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1369   #    -----------------
1370   #    | task: swapper/0-0 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
1371   #    -----------------
1372   #  => started at: run_timer_softirq
1373   #  => ended at:   run_timer_softirq
1374   #
1375   #
1376   #                  _------=> CPU#            
1377   #                 / _-----=> irqs-off        
1378   #                | / _----=> need-resched    
1379   #                || / _---=> hardirq/softirq 
1380   #                ||| / _--=> preempt-depth   
1381   #                |||| /     delay             
1382   #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1383   #     \   /      |||||  \    |   /           
1384     <idle>-0       0d.s2    0us+: _raw_spin_lock_irq <-run_timer_softirq
1385     <idle>-0       0dNs3   17us : _raw_spin_unlock_irq <-run_timer_softirq
1386     <idle>-0       0dNs3   17us+: trace_hardirqs_on <-run_timer_softirq
1387     <idle>-0       0dNs3   25us : <stack trace>
1388    => _raw_spin_unlock_irq
1389    => run_timer_softirq
1390    => __do_softirq
1391    => call_softirq
1392    => do_softirq
1393    => irq_exit
1394    => smp_apic_timer_interrupt
1395    => apic_timer_interrupt
1396    => rcu_idle_exit
1397    => cpu_idle
1398    => rest_init
1399    => start_kernel
1400    => x86_64_start_reservations
1401    => x86_64_start_kernel
1402
1403 Here we see that we had a latency of 16 microseconds (which is
1404 very good). The _raw_spin_lock_irq in run_timer_softirq disabled
1405 interrupts. The difference between the 16 and the displayed
1406 timestamp 25us occurred because the clock was incremented
1407 between the time of recording the max latency and the time of
1408 recording the function that had that latency.
1409
1410 Note the above example had function-trace not set. If we set
1411 function-trace, we get a much larger output::
1412
1413  with echo 1 > options/function-trace
1414
1415   # tracer: irqsoff
1416   #
1417   # irqsoff latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1418   # --------------------------------------------------------------------
1419   # latency: 71 us, #168/168, CPU#3 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1420   #    -----------------
1421   #    | task: bash-2042 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
1422   #    -----------------
1423   #  => started at: ata_scsi_queuecmd
1424   #  => ended at:   ata_scsi_queuecmd
1425   #
1426   #
1427   #                  _------=> CPU#            
1428   #                 / _-----=> irqs-off        
1429   #                | / _----=> need-resched    
1430   #                || / _---=> hardirq/softirq 
1431   #                ||| / _--=> preempt-depth   
1432   #                |||| /     delay             
1433   #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1434   #     \   /      |||||  \    |   /           
1435       bash-2042    3d...    0us : _raw_spin_lock_irqsave <-ata_scsi_queuecmd
1436       bash-2042    3d...    0us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock_irqsave
1437       bash-2042    3d..1    1us : ata_scsi_find_dev <-ata_scsi_queuecmd
1438       bash-2042    3d..1    1us : __ata_scsi_find_dev <-ata_scsi_find_dev
1439       bash-2042    3d..1    2us : ata_find_dev.part.14 <-__ata_scsi_find_dev
1440       bash-2042    3d..1    2us : ata_qc_new_init <-__ata_scsi_queuecmd
1441       bash-2042    3d..1    3us : ata_sg_init <-__ata_scsi_queuecmd
1442       bash-2042    3d..1    4us : ata_scsi_rw_xlat <-__ata_scsi_queuecmd
1443       bash-2042    3d..1    4us : ata_build_rw_tf <-ata_scsi_rw_xlat
1444   [...]
1445       bash-2042    3d..1   67us : delay_tsc <-__delay
1446       bash-2042    3d..1   67us : add_preempt_count <-delay_tsc
1447       bash-2042    3d..2   67us : sub_preempt_count <-delay_tsc
1448       bash-2042    3d..1   67us : add_preempt_count <-delay_tsc
1449       bash-2042    3d..2   68us : sub_preempt_count <-delay_tsc
1450       bash-2042    3d..1   68us+: ata_bmdma_start <-ata_bmdma_qc_issue
1451       bash-2042    3d..1   71us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-ata_scsi_queuecmd
1452       bash-2042    3d..1   71us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-ata_scsi_queuecmd
1453       bash-2042    3d..1   72us+: trace_hardirqs_on <-ata_scsi_queuecmd
1454       bash-2042    3d..1  120us : <stack trace>
1455    => _raw_spin_unlock_irqrestore
1456    => ata_scsi_queuecmd
1457    => scsi_dispatch_cmd
1458    => scsi_request_fn
1459    => __blk_run_queue_uncond
1460    => __blk_run_queue
1461    => blk_queue_bio
1462    => submit_bio_noacct
1463    => submit_bio
1464    => submit_bh
1465    => __ext3_get_inode_loc
1466    => ext3_iget
1467    => ext3_lookup
1468    => lookup_real
1469    => __lookup_hash
1470    => walk_component
1471    => lookup_last
1472    => path_lookupat
1473    => filename_lookup
1474    => user_path_at_empty
1475    => user_path_at
1476    => vfs_fstatat
1477    => vfs_stat
1478    => sys_newstat
1479    => system_call_fastpath
1480
1481
1482 Here we traced a 71 microsecond latency. But we also see all the
1483 functions that were called during that time. Note that by
1484 enabling function tracing, we incur an added overhead. This
1485 overhead may extend the latency times. But nevertheless, this
1486 trace has provided some very helpful debugging information.
1487
1488 If we prefer function graph output instead of function, we can set
1489 display-graph option::
1490
1491  with echo 1 > options/display-graph
1492
1493   # tracer: irqsoff
1494   #
1495   # irqsoff latency trace v1.1.5 on 4.20.0-rc6+
1496   # --------------------------------------------------------------------
1497   # latency: 3751 us, #274/274, CPU#0 | (M:desktop VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1498   #    -----------------
1499   #    | task: bash-1507 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
1500   #    -----------------
1501   #  => started at: free_debug_processing
1502   #  => ended at:   return_to_handler
1503   #
1504   #
1505   #                                       _-----=> irqs-off
1506   #                                      / _----=> need-resched
1507   #                                     | / _---=> hardirq/softirq
1508   #                                     || / _--=> preempt-depth
1509   #                                     ||| /
1510   #   REL TIME      CPU  TASK/PID       ||||     DURATION                  FUNCTION CALLS
1511   #      |          |     |    |        ||||      |   |                     |   |   |   |
1512           0 us |   0)   bash-1507    |  d... |   0.000 us    |  _raw_spin_lock_irqsave();
1513           0 us |   0)   bash-1507    |  d..1 |   0.378 us    |    do_raw_spin_trylock();
1514           1 us |   0)   bash-1507    |  d..2 |               |    set_track() {
1515           2 us |   0)   bash-1507    |  d..2 |               |      save_stack_trace() {
1516           2 us |   0)   bash-1507    |  d..2 |               |        __save_stack_trace() {
1517           3 us |   0)   bash-1507    |  d..2 |               |          __unwind_start() {
1518           3 us |   0)   bash-1507    |  d..2 |               |            get_stack_info() {
1519           3 us |   0)   bash-1507    |  d..2 |   0.351 us    |              in_task_stack();
1520           4 us |   0)   bash-1507    |  d..2 |   1.107 us    |            }
1521   [...]
1522        3750 us |   0)   bash-1507    |  d..1 |   0.516 us    |      do_raw_spin_unlock();
1523        3750 us |   0)   bash-1507    |  d..1 |   0.000 us    |  _raw_spin_unlock_irqrestore();
1524        3764 us |   0)   bash-1507    |  d..1 |   0.000 us    |  tracer_hardirqs_on();
1525       bash-1507    0d..1 3792us : <stack trace>
1526    => free_debug_processing
1527    => __slab_free
1528    => kmem_cache_free
1529    => vm_area_free
1530    => remove_vma
1531    => exit_mmap
1532    => mmput
1533    => begin_new_exec
1534    => load_elf_binary
1535    => search_binary_handler
1536    => __do_execve_file.isra.32
1537    => __x64_sys_execve
1538    => do_syscall_64
1539    => entry_SYSCALL_64_after_hwframe
1540
1541 preemptoff
1542 ----------
1543
1544 When preemption is disabled, we may be able to receive
1545 interrupts but the task cannot be preempted and a higher
1546 priority task must wait for preemption to be enabled again
1547 before it can preempt a lower priority task.
1548
1549 The preemptoff tracer traces the places that disable preemption.
1550 Like the irqsoff tracer, it records the maximum latency for
1551 which preemption was disabled. The control of preemptoff tracer
1552 is much like the irqsoff tracer.
1553 ::
1554
1555   # echo 0 > options/function-trace
1556   # echo preemptoff > current_tracer
1557   # echo 1 > tracing_on
1558   # echo 0 > tracing_max_latency
1559   # ls -ltr
1560   [...]
1561   # echo 0 > tracing_on
1562   # cat trace
1563   # tracer: preemptoff
1564   #
1565   # preemptoff latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1566   # --------------------------------------------------------------------
1567   # latency: 46 us, #4/4, CPU#1 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1568   #    -----------------
1569   #    | task: sshd-1991 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
1570   #    -----------------
1571   #  => started at: do_IRQ
1572   #  => ended at:   do_IRQ
1573   #
1574   #
1575   #                  _------=> CPU#            
1576   #                 / _-----=> irqs-off        
1577   #                | / _----=> need-resched    
1578   #                || / _---=> hardirq/softirq 
1579   #                ||| / _--=> preempt-depth   
1580   #                |||| /     delay             
1581   #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1582   #     \   /      |||||  \    |   /           
1583       sshd-1991    1d.h.    0us+: irq_enter <-do_IRQ
1584       sshd-1991    1d..1   46us : irq_exit <-do_IRQ
1585       sshd-1991    1d..1   47us+: trace_preempt_on <-do_IRQ
1586       sshd-1991    1d..1   52us : <stack trace>
1587    => sub_preempt_count
1588    => irq_exit
1589    => do_IRQ
1590    => ret_from_intr
1591
1592
1593 This has some more changes. Preemption was disabled when an
1594 interrupt came in (notice the 'h'), and was enabled on exit.
1595 But we also see that interrupts have been disabled when entering
1596 the preempt off section and leaving it (the 'd'). We do not know if
1597 interrupts were enabled in the mean time or shortly after this
1598 was over.
1599 ::
1600
1601   # tracer: preemptoff
1602   #
1603   # preemptoff latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1604   # --------------------------------------------------------------------
1605   # latency: 83 us, #241/241, CPU#1 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1606   #    -----------------
1607   #    | task: bash-1994 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
1608   #    -----------------
1609   #  => started at: wake_up_new_task
1610   #  => ended at:   task_rq_unlock
1611   #
1612   #
1613   #                  _------=> CPU#            
1614   #                 / _-----=> irqs-off        
1615   #                | / _----=> need-resched    
1616   #                || / _---=> hardirq/softirq 
1617   #                ||| / _--=> preempt-depth   
1618   #                |||| /     delay             
1619   #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1620   #     \   /      |||||  \    |   /           
1621       bash-1994    1d..1    0us : _raw_spin_lock_irqsave <-wake_up_new_task
1622       bash-1994    1d..1    0us : select_task_rq_fair <-select_task_rq
1623       bash-1994    1d..1    1us : __rcu_read_lock <-select_task_rq_fair
1624       bash-1994    1d..1    1us : source_load <-select_task_rq_fair
1625       bash-1994    1d..1    1us : source_load <-select_task_rq_fair
1626   [...]
1627       bash-1994    1d..1   12us : irq_enter <-smp_apic_timer_interrupt
1628       bash-1994    1d..1   12us : rcu_irq_enter <-irq_enter
1629       bash-1994    1d..1   13us : add_preempt_count <-irq_enter
1630       bash-1994    1d.h1   13us : exit_idle <-smp_apic_timer_interrupt
1631       bash-1994    1d.h1   13us : hrtimer_interrupt <-smp_apic_timer_interrupt
1632       bash-1994    1d.h1   13us : _raw_spin_lock <-hrtimer_interrupt
1633       bash-1994    1d.h1   14us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock
1634       bash-1994    1d.h2   14us : ktime_get_update_offsets <-hrtimer_interrupt
1635   [...]
1636       bash-1994    1d.h1   35us : lapic_next_event <-clockevents_program_event
1637       bash-1994    1d.h1   35us : irq_exit <-smp_apic_timer_interrupt
1638       bash-1994    1d.h1   36us : sub_preempt_count <-irq_exit
1639       bash-1994    1d..2   36us : do_softirq <-irq_exit
1640       bash-1994    1d..2   36us : __do_softirq <-call_softirq
1641       bash-1994    1d..2   36us : __local_bh_disable <-__do_softirq
1642       bash-1994    1d.s2   37us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock_irq
1643       bash-1994    1d.s3   38us : _raw_spin_unlock <-run_timer_softirq
1644       bash-1994    1d.s3   39us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
1645       bash-1994    1d.s2   39us : call_timer_fn <-run_timer_softirq
1646   [...]
1647       bash-1994    1dNs2   81us : cpu_needs_another_gp <-rcu_process_callbacks
1648       bash-1994    1dNs2   82us : __local_bh_enable <-__do_softirq
1649       bash-1994    1dNs2   82us : sub_preempt_count <-__local_bh_enable
1650       bash-1994    1dN.2   82us : idle_cpu <-irq_exit
1651       bash-1994    1dN.2   83us : rcu_irq_exit <-irq_exit
1652       bash-1994    1dN.2   83us : sub_preempt_count <-irq_exit
1653       bash-1994    1.N.1   84us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-task_rq_unlock
1654       bash-1994    1.N.1   84us+: trace_preempt_on <-task_rq_unlock
1655       bash-1994    1.N.1  104us : <stack trace>
1656    => sub_preempt_count
1657    => _raw_spin_unlock_irqrestore
1658    => task_rq_unlock
1659    => wake_up_new_task
1660    => do_fork
1661    => sys_clone
1662    => stub_clone
1663
1664
1665 The above is an example of the preemptoff trace with
1666 function-trace set. Here we see that interrupts were not disabled
1667 the entire time. The irq_enter code lets us know that we entered
1668 an interrupt 'h'. Before that, the functions being traced still
1669 show that it is not in an interrupt, but we can see from the
1670 functions themselves that this is not the case.
1671
1672 preemptirqsoff
1673 --------------
1674
1675 Knowing the locations that have interrupts disabled or
1676 preemption disabled for the longest times is helpful. But
1677 sometimes we would like to know when either preemption and/or
1678 interrupts are disabled.
1679
1680 Consider the following code::
1681
1682     local_irq_disable();
1683     call_function_with_irqs_off();
1684     preempt_disable();
1685     call_function_with_irqs_and_preemption_off();
1686     local_irq_enable();
1687     call_function_with_preemption_off();
1688     preempt_enable();
1689
1690 The irqsoff tracer will record the total length of
1691 call_function_with_irqs_off() and
1692 call_function_with_irqs_and_preemption_off().
1693
1694 The preemptoff tracer will record the total length of
1695 call_function_with_irqs_and_preemption_off() and
1696 call_function_with_preemption_off().
1697
1698 But neither will trace the time that interrupts and/or
1699 preemption is disabled. This total time is the time that we can
1700 not schedule. To record this time, use the preemptirqsoff
1701 tracer.
1702
1703 Again, using this trace is much like the irqsoff and preemptoff
1704 tracers.
1705 ::
1706
1707   # echo 0 > options/function-trace
1708   # echo preemptirqsoff > current_tracer
1709   # echo 1 > tracing_on
1710   # echo 0 > tracing_max_latency
1711   # ls -ltr
1712   [...]
1713   # echo 0 > tracing_on
1714   # cat trace
1715   # tracer: preemptirqsoff
1716   #
1717   # preemptirqsoff latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1718   # --------------------------------------------------------------------
1719   # latency: 100 us, #4/4, CPU#3 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1720   #    -----------------
1721   #    | task: ls-2230 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
1722   #    -----------------
1723   #  => started at: ata_scsi_queuecmd
1724   #  => ended at:   ata_scsi_queuecmd
1725   #
1726   #
1727   #                  _------=> CPU#            
1728   #                 / _-----=> irqs-off        
1729   #                | / _----=> need-resched    
1730   #                || / _---=> hardirq/softirq 
1731   #                ||| / _--=> preempt-depth   
1732   #                |||| /     delay             
1733   #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1734   #     \   /      |||||  \    |   /           
1735         ls-2230    3d...    0us+: _raw_spin_lock_irqsave <-ata_scsi_queuecmd
1736         ls-2230    3...1  100us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-ata_scsi_queuecmd
1737         ls-2230    3...1  101us+: trace_preempt_on <-ata_scsi_queuecmd
1738         ls-2230    3...1  111us : <stack trace>
1739    => sub_preempt_count
1740    => _raw_spin_unlock_irqrestore
1741    => ata_scsi_queuecmd
1742    => scsi_dispatch_cmd
1743    => scsi_request_fn
1744    => __blk_run_queue_uncond
1745    => __blk_run_queue
1746    => blk_queue_bio
1747    => submit_bio_noacct
1748    => submit_bio
1749    => submit_bh
1750    => ext3_bread
1751    => ext3_dir_bread
1752    => htree_dirblock_to_tree
1753    => ext3_htree_fill_tree
1754    => ext3_readdir
1755    => vfs_readdir
1756    => sys_getdents
1757    => system_call_fastpath
1758
1759
1760 The trace_hardirqs_off_thunk is called from assembly on x86 when
1761 interrupts are disabled in the assembly code. Without the
1762 function tracing, we do not know if interrupts were enabled
1763 within the preemption points. We do see that it started with
1764 preemption enabled.
1765
1766 Here is a trace with function-trace set::
1767
1768   # tracer: preemptirqsoff
1769   #
1770   # preemptirqsoff latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1771   # --------------------------------------------------------------------
1772   # latency: 161 us, #339/339, CPU#3 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1773   #    -----------------
1774   #    | task: ls-2269 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
1775   #    -----------------
1776   #  => started at: schedule
1777   #  => ended at:   mutex_unlock
1778   #
1779   #
1780   #                  _------=> CPU#            
1781   #                 / _-----=> irqs-off        
1782   #                | / _----=> need-resched    
1783   #                || / _---=> hardirq/softirq 
1784   #                ||| / _--=> preempt-depth   
1785   #                |||| /     delay             
1786   #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1787   #     \   /      |||||  \    |   /           
1788   kworker/-59      3...1    0us : __schedule <-schedule
1789   kworker/-59      3d..1    0us : rcu_preempt_qs <-rcu_note_context_switch
1790   kworker/-59      3d..1    1us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock_irq
1791   kworker/-59      3d..2    1us : deactivate_task <-__schedule
1792   kworker/-59      3d..2    1us : dequeue_task <-deactivate_task
1793   kworker/-59      3d..2    2us : update_rq_clock <-dequeue_task
1794   kworker/-59      3d..2    2us : dequeue_task_fair <-dequeue_task
1795   kworker/-59      3d..2    2us : update_curr <-dequeue_task_fair
1796   kworker/-59      3d..2    2us : update_min_vruntime <-update_curr
1797   kworker/-59      3d..2    3us : cpuacct_charge <-update_curr
1798   kworker/-59      3d..2    3us : __rcu_read_lock <-cpuacct_charge
1799   kworker/-59      3d..2    3us : __rcu_read_unlock <-cpuacct_charge
1800   kworker/-59      3d..2    3us : update_cfs_rq_blocked_load <-dequeue_task_fair
1801   kworker/-59      3d..2    4us : clear_buddies <-dequeue_task_fair
1802   kworker/-59      3d..2    4us : account_entity_dequeue <-dequeue_task_fair
1803   kworker/-59      3d..2    4us : update_min_vruntime <-dequeue_task_fair
1804   kworker/-59      3d..2    4us : update_cfs_shares <-dequeue_task_fair
1805   kworker/-59      3d..2    5us : hrtick_update <-dequeue_task_fair
1806   kworker/-59      3d..2    5us : wq_worker_sleeping <-__schedule
1807   kworker/-59      3d..2    5us : kthread_data <-wq_worker_sleeping
1808   kworker/-59      3d..2    5us : put_prev_task_fair <-__schedule
1809   kworker/-59      3d..2    6us : pick_next_task_fair <-pick_next_task
1810   kworker/-59      3d..2    6us : clear_buddies <-pick_next_task_fair
1811   kworker/-59      3d..2    6us : set_next_entity <-pick_next_task_fair
1812   kworker/-59      3d..2    6us : update_stats_wait_end <-set_next_entity
1813         ls-2269    3d..2    7us : finish_task_switch <-__schedule
1814         ls-2269    3d..2    7us : _raw_spin_unlock_irq <-finish_task_switch
1815         ls-2269    3d..2    8us : do_IRQ <-ret_from_intr
1816         ls-2269    3d..2    8us : irq_enter <-do_IRQ
1817         ls-2269    3d..2    8us : rcu_irq_enter <-irq_enter
1818         ls-2269    3d..2    9us : add_preempt_count <-irq_enter
1819         ls-2269    3d.h2    9us : exit_idle <-do_IRQ
1820   [...]
1821         ls-2269    3d.h3   20us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
1822         ls-2269    3d.h2   20us : irq_exit <-do_IRQ
1823         ls-2269    3d.h2   21us : sub_preempt_count <-irq_exit
1824         ls-2269    3d..3   21us : do_softirq <-irq_exit
1825         ls-2269    3d..3   21us : __do_softirq <-call_softirq
1826         ls-2269    3d..3   21us+: __local_bh_disable <-__do_softirq
1827         ls-2269    3d.s4   29us : sub_preempt_count <-_local_bh_enable_ip
1828         ls-2269    3d.s5   29us : sub_preempt_count <-_local_bh_enable_ip
1829         ls-2269    3d.s5   31us : do_IRQ <-ret_from_intr
1830         ls-2269    3d.s5   31us : irq_enter <-do_IRQ
1831         ls-2269    3d.s5   31us : rcu_irq_enter <-irq_enter
1832   [...]
1833         ls-2269    3d.s5   31us : rcu_irq_enter <-irq_enter
1834         ls-2269    3d.s5   32us : add_preempt_count <-irq_enter
1835         ls-2269    3d.H5   32us : exit_idle <-do_IRQ
1836         ls-2269    3d.H5   32us : handle_irq <-do_IRQ
1837         ls-2269    3d.H5   32us : irq_to_desc <-handle_irq
1838         ls-2269    3d.H5   33us : handle_fasteoi_irq <-handle_irq
1839   [...]
1840         ls-2269    3d.s5  158us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-rtl8139_poll
1841         ls-2269    3d.s3  158us : net_rps_action_and_irq_enable.isra.65 <-net_rx_action
1842         ls-2269    3d.s3  159us : __local_bh_enable <-__do_softirq
1843         ls-2269    3d.s3  159us : sub_preempt_count <-__local_bh_enable
1844         ls-2269    3d..3  159us : idle_cpu <-irq_exit
1845         ls-2269    3d..3  159us : rcu_irq_exit <-irq_exit
1846         ls-2269    3d..3  160us : sub_preempt_count <-irq_exit
1847         ls-2269    3d...  161us : __mutex_unlock_slowpath <-mutex_unlock
1848         ls-2269    3d...  162us+: trace_hardirqs_on <-mutex_unlock
1849         ls-2269    3d...  186us : <stack trace>
1850    => __mutex_unlock_slowpath
1851    => mutex_unlock
1852    => process_output
1853    => n_tty_write
1854    => tty_write
1855    => vfs_write
1856    => sys_write
1857    => system_call_fastpath
1858
1859 This is an interesting trace. It started with kworker running and
1860 scheduling out and ls taking over. But as soon as ls released the
1861 rq lock and enabled interrupts (but not preemption) an interrupt
1862 triggered. When the interrupt finished, it started running softirqs.
1863 But while the softirq was running, another interrupt triggered.
1864 When an interrupt is running inside a softirq, the annotation is 'H'.
1865
1866
1867 wakeup
1868 ------
1869
1870 One common case that people are interested in tracing is the
1871 time it takes for a task that is woken to actually wake up.
1872 Now for non Real-Time tasks, this can be arbitrary. But tracing
1873 it none the less can be interesting. 
1874
1875 Without function tracing::
1876
1877   # echo 0 > options/function-trace
1878   # echo wakeup > current_tracer
1879   # echo 1 > tracing_on
1880   # echo 0 > tracing_max_latency
1881   # chrt -f 5 sleep 1
1882   # echo 0 > tracing_on
1883   # cat trace
1884   # tracer: wakeup
1885   #
1886   # wakeup latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1887   # --------------------------------------------------------------------
1888   # latency: 15 us, #4/4, CPU#3 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1889   #    -----------------
1890   #    | task: kworker/3:1H-312 (uid:0 nice:-20 policy:0 rt_prio:0)
1891   #    -----------------
1892   #
1893   #                  _------=> CPU#            
1894   #                 / _-----=> irqs-off        
1895   #                | / _----=> need-resched    
1896   #                || / _---=> hardirq/softirq 
1897   #                ||| / _--=> preempt-depth   
1898   #                |||| /     delay             
1899   #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1900   #     \   /      |||||  \    |   /           
1901     <idle>-0       3dNs7    0us :      0:120:R   + [003]   312:100:R kworker/3:1H
1902     <idle>-0       3dNs7    1us+: ttwu_do_activate.constprop.87 <-try_to_wake_up
1903     <idle>-0       3d..3   15us : __schedule <-schedule
1904     <idle>-0       3d..3   15us :      0:120:R ==> [003]   312:100:R kworker/3:1H
1905
1906 The tracer only traces the highest priority task in the system
1907 to avoid tracing the normal circumstances. Here we see that
1908 the kworker with a nice priority of -20 (not very nice), took
1909 just 15 microseconds from the time it woke up, to the time it
1910 ran.
1911
1912 Non Real-Time tasks are not that interesting. A more interesting
1913 trace is to concentrate only on Real-Time tasks.
1914
1915 wakeup_rt
1916 ---------
1917
1918 In a Real-Time environment it is very important to know the
1919 wakeup time it takes for the highest priority task that is woken
1920 up to the time that it executes. This is also known as "schedule
1921 latency". I stress the point that this is about RT tasks. It is
1922 also important to know the scheduling latency of non-RT tasks,
1923 but the average schedule latency is better for non-RT tasks.
1924 Tools like LatencyTop are more appropriate for such
1925 measurements.
1926
1927 Real-Time environments are interested in the worst case latency.
1928 That is the longest latency it takes for something to happen,
1929 and not the average. We can have a very fast scheduler that may
1930 only have a large latency once in a while, but that would not
1931 work well with Real-Time tasks.  The wakeup_rt tracer was designed
1932 to record the worst case wakeups of RT tasks. Non-RT tasks are
1933 not recorded because the tracer only records one worst case and
1934 tracing non-RT tasks that are unpredictable will overwrite the
1935 worst case latency of RT tasks (just run the normal wakeup
1936 tracer for a while to see that effect).
1937
1938 Since this tracer only deals with RT tasks, we will run this
1939 slightly differently than we did with the previous tracers.
1940 Instead of performing an 'ls', we will run 'sleep 1' under
1941 'chrt' which changes the priority of the task.
1942 ::
1943
1944   # echo 0 > options/function-trace
1945   # echo wakeup_rt > current_tracer
1946   # echo 1 > tracing_on
1947   # echo 0 > tracing_max_latency
1948   # chrt -f 5 sleep 1
1949   # echo 0 > tracing_on
1950   # cat trace
1951   # tracer: wakeup
1952   #
1953   # tracer: wakeup_rt
1954   #
1955   # wakeup_rt latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1956   # --------------------------------------------------------------------
1957   # latency: 5 us, #4/4, CPU#3 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1958   #    -----------------
1959   #    | task: sleep-2389 (uid:0 nice:0 policy:1 rt_prio:5)
1960   #    -----------------
1961   #
1962   #                  _------=> CPU#            
1963   #                 / _-----=> irqs-off        
1964   #                | / _----=> need-resched    
1965   #                || / _---=> hardirq/softirq 
1966   #                ||| / _--=> preempt-depth   
1967   #                |||| /     delay             
1968   #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1969   #     \   /      |||||  \    |   /           
1970     <idle>-0       3d.h4    0us :      0:120:R   + [003]  2389: 94:R sleep
1971     <idle>-0       3d.h4    1us+: ttwu_do_activate.constprop.87 <-try_to_wake_up
1972     <idle>-0       3d..3    5us : __schedule <-schedule
1973     <idle>-0       3d..3    5us :      0:120:R ==> [003]  2389: 94:R sleep
1974
1975
1976 Running this on an idle system, we see that it only took 5 microseconds
1977 to perform the task switch.  Note, since the trace point in the schedule
1978 is before the actual "switch", we stop the tracing when the recorded task
1979 is about to schedule in. This may change if we add a new marker at the
1980 end of the scheduler.
1981
1982 Notice that the recorded task is 'sleep' with the PID of 2389
1983 and it has an rt_prio of 5. This priority is user-space priority
1984 and not the internal kernel priority. The policy is 1 for
1985 SCHED_FIFO and 2 for SCHED_RR.
1986
1987 Note, that the trace data shows the internal priority (99 - rtprio).
1988 ::
1989
1990   <idle>-0       3d..3    5us :      0:120:R ==> [003]  2389: 94:R sleep
1991
1992 The 0:120:R means idle was running with a nice priority of 0 (120 - 120)
1993 and in the running state 'R'. The sleep task was scheduled in with
1994 2389: 94:R. That is the priority is the kernel rtprio (99 - 5 = 94)
1995 and it too is in the running state.
1996
1997 Doing the same with chrt -r 5 and function-trace set.
1998 ::
1999
2000   echo 1 > options/function-trace
2001
2002   # tracer: wakeup_rt
2003   #
2004   # wakeup_rt latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
2005   # --------------------------------------------------------------------
2006   # latency: 29 us, #85/85, CPU#3 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
2007   #    -----------------
2008   #    | task: sleep-2448 (uid:0 nice:0 policy:1 rt_prio:5)
2009   #    -----------------
2010   #
2011   #                  _------=> CPU#            
2012   #                 / _-----=> irqs-off        
2013   #                | / _----=> need-resched    
2014   #                || / _---=> hardirq/softirq 
2015   #                ||| / _--=> preempt-depth   
2016   #                |||| /     delay             
2017   #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
2018   #     \   /      |||||  \    |   /           
2019     <idle>-0       3d.h4    1us+:      0:120:R   + [003]  2448: 94:R sleep
2020     <idle>-0       3d.h4    2us : ttwu_do_activate.constprop.87 <-try_to_wake_up
2021     <idle>-0       3d.h3    3us : check_preempt_curr <-ttwu_do_wakeup
2022     <idle>-0       3d.h3    3us : resched_curr <-check_preempt_curr
2023     <idle>-0       3dNh3    4us : task_woken_rt <-ttwu_do_wakeup
2024     <idle>-0       3dNh3    4us : _raw_spin_unlock <-try_to_wake_up
2025     <idle>-0       3dNh3    4us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
2026     <idle>-0       3dNh2    5us : ttwu_stat <-try_to_wake_up
2027     <idle>-0       3dNh2    5us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-try_to_wake_up
2028     <idle>-0       3dNh2    6us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock_irqrestore
2029     <idle>-0       3dNh1    6us : _raw_spin_lock <-__run_hrtimer
2030     <idle>-0       3dNh1    6us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock
2031     <idle>-0       3dNh2    7us : _raw_spin_unlock <-hrtimer_interrupt
2032     <idle>-0       3dNh2    7us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
2033     <idle>-0       3dNh1    7us : tick_program_event <-hrtimer_interrupt
2034     <idle>-0       3dNh1    7us : clockevents_program_event <-tick_program_event
2035     <idle>-0       3dNh1    8us : ktime_get <-clockevents_program_event
2036     <idle>-0       3dNh1    8us : lapic_next_event <-clockevents_program_event
2037     <idle>-0       3dNh1    8us : irq_exit <-smp_apic_timer_interrupt
2038     <idle>-0       3dNh1    9us : sub_preempt_count <-irq_exit
2039     <idle>-0       3dN.2    9us : idle_cpu <-irq_exit
2040     <idle>-0       3dN.2    9us : rcu_irq_exit <-irq_exit
2041     <idle>-0       3dN.2   10us : rcu_eqs_enter_common.isra.45 <-rcu_irq_exit
2042     <idle>-0       3dN.2   10us : sub_preempt_count <-irq_exit
2043     <idle>-0       3.N.1   11us : rcu_idle_exit <-cpu_idle
2044     <idle>-0       3dN.1   11us : rcu_eqs_exit_common.isra.43 <-rcu_idle_exit
2045     <idle>-0       3.N.1   11us : tick_nohz_idle_exit <-cpu_idle
2046     <idle>-0       3dN.1   12us : menu_hrtimer_cancel <-tick_nohz_idle_exit
2047     <idle>-0       3dN.1   12us : ktime_get <-tick_nohz_idle_exit
2048     <idle>-0       3dN.1   12us : tick_do_update_jiffies64 <-tick_nohz_idle_exit
2049     <idle>-0       3dN.1   13us : cpu_load_update_nohz <-tick_nohz_idle_exit
2050     <idle>-0       3dN.1   13us : _raw_spin_lock <-cpu_load_update_nohz
2051     <idle>-0       3dN.1   13us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock
2052     <idle>-0       3dN.2   13us : __cpu_load_update <-cpu_load_update_nohz
2053     <idle>-0       3dN.2   14us : sched_avg_update <-__cpu_load_update
2054     <idle>-0       3dN.2   14us : _raw_spin_unlock <-cpu_load_update_nohz
2055     <idle>-0       3dN.2   14us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
2056     <idle>-0       3dN.1   15us : calc_load_nohz_stop <-tick_nohz_idle_exit
2057     <idle>-0       3dN.1   15us : touch_softlockup_watchdog <-tick_nohz_idle_exit
2058     <idle>-0       3dN.1   15us : hrtimer_cancel <-tick_nohz_idle_exit
2059     <idle>-0       3dN.1   15us : hrtimer_try_to_cancel <-hrtimer_cancel
2060     <idle>-0       3dN.1   16us : lock_hrtimer_base.isra.18 <-hrtimer_try_to_cancel
2061     <idle>-0       3dN.1   16us : _raw_spin_lock_irqsave <-lock_hrtimer_base.isra.18
2062     <idle>-0       3dN.1   16us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock_irqsave
2063     <idle>-0       3dN.2   17us : __remove_hrtimer <-remove_hrtimer.part.16
2064     <idle>-0       3dN.2   17us : hrtimer_force_reprogram <-__remove_hrtimer
2065     <idle>-0       3dN.2   17us : tick_program_event <-hrtimer_force_reprogram
2066     <idle>-0       3dN.2   18us : clockevents_program_event <-tick_program_event
2067     <idle>-0       3dN.2   18us : ktime_get <-clockevents_program_event
2068     <idle>-0       3dN.2   18us : lapic_next_event <-clockevents_program_event
2069     <idle>-0       3dN.2   19us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-hrtimer_try_to_cancel
2070     <idle>-0       3dN.2   19us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock_irqrestore
2071     <idle>-0       3dN.1   19us : hrtimer_forward <-tick_nohz_idle_exit
2072     <idle>-0       3dN.1   20us : ktime_add_safe <-hrtimer_forward
2073     <idle>-0       3dN.1   20us : ktime_add_safe <-hrtimer_forward
2074     <idle>-0       3dN.1   20us : hrtimer_start_range_ns <-hrtimer_start_expires.constprop.11
2075     <idle>-0       3dN.1   20us : __hrtimer_start_range_ns <-hrtimer_start_range_ns
2076     <idle>-0       3dN.1   21us : lock_hrtimer_base.isra.18 <-__hrtimer_start_range_ns
2077     <idle>-0       3dN.1   21us : _raw_spin_lock_irqsave <-lock_hrtimer_base.isra.18
2078     <idle>-0       3dN.1   21us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock_irqsave
2079     <idle>-0       3dN.2   22us : ktime_add_safe <-__hrtimer_start_range_ns
2080     <idle>-0       3dN.2   22us : enqueue_hrtimer <-__hrtimer_start_range_ns
2081     <idle>-0       3dN.2   22us : tick_program_event <-__hrtimer_start_range_ns
2082     <idle>-0       3dN.2   23us : clockevents_program_event <-tick_program_event
2083     <idle>-0       3dN.2   23us : ktime_get <-clockevents_program_event
2084     <idle>-0       3dN.2   23us : lapic_next_event <-clockevents_program_event
2085     <idle>-0       3dN.2   24us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-__hrtimer_start_range_ns
2086     <idle>-0       3dN.2   24us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock_irqrestore
2087     <idle>-0       3dN.1   24us : account_idle_ticks <-tick_nohz_idle_exit
2088     <idle>-0       3dN.1   24us : account_idle_time <-account_idle_ticks
2089     <idle>-0       3.N.1   25us : sub_preempt_count <-cpu_idle
2090     <idle>-0       3.N..   25us : schedule <-cpu_idle
2091     <idle>-0       3.N..   25us : __schedule <-preempt_schedule
2092     <idle>-0       3.N..   26us : add_preempt_count <-__schedule
2093     <idle>-0       3.N.1   26us : rcu_note_context_switch <-__schedule
2094     <idle>-0       3.N.1   26us : rcu_sched_qs <-rcu_note_context_switch
2095     <idle>-0       3dN.1   27us : rcu_preempt_qs <-rcu_note_context_switch
2096     <idle>-0       3.N.1   27us : _raw_spin_lock_irq <-__schedule
2097     <idle>-0       3dN.1   27us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock_irq
2098     <idle>-0       3dN.2   28us : put_prev_task_idle <-__schedule
2099     <idle>-0       3dN.2   28us : pick_next_task_stop <-pick_next_task
2100     <idle>-0       3dN.2   28us : pick_next_task_rt <-pick_next_task
2101     <idle>-0       3dN.2   29us : dequeue_pushable_task <-pick_next_task_rt
2102     <idle>-0       3d..3   29us : __schedule <-preempt_schedule
2103     <idle>-0       3d..3   30us :      0:120:R ==> [003]  2448: 94:R sleep
2104
2105 This isn't that big of a trace, even with function tracing enabled,
2106 so I included the entire trace.
2107
2108 The interrupt went off while when the system was idle. Somewhere
2109 before task_woken_rt() was called, the NEED_RESCHED flag was set,
2110 this is indicated by the first occurrence of the 'N' flag.
2111
2112 Latency tracing and events
2113 --------------------------
2114 As function tracing can induce a much larger latency, but without
2115 seeing what happens within the latency it is hard to know what
2116 caused it. There is a middle ground, and that is with enabling
2117 events.
2118 ::
2119
2120   # echo 0 > options/function-trace
2121   # echo wakeup_rt > current_tracer
2122   # echo 1 > events/enable
2123   # echo 1 > tracing_on
2124   # echo 0 > tracing_max_latency
2125   # chrt -f 5 sleep 1
2126   # echo 0 > tracing_on
2127   # cat trace
2128   # tracer: wakeup_rt
2129   #
2130   # wakeup_rt latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
2131   # --------------------------------------------------------------------
2132   # latency: 6 us, #12/12, CPU#2 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
2133   #    -----------------
2134   #    | task: sleep-5882 (uid:0 nice:0 policy:1 rt_prio:5)
2135   #    -----------------
2136   #
2137   #                  _------=> CPU#            
2138   #                 / _-----=> irqs-off        
2139   #                | / _----=> need-resched    
2140   #                || / _---=> hardirq/softirq 
2141   #                ||| / _--=> preempt-depth   
2142   #                |||| /     delay             
2143   #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
2144   #     \   /      |||||  \    |   /           
2145     <idle>-0       2d.h4    0us :      0:120:R   + [002]  5882: 94:R sleep
2146     <idle>-0       2d.h4    0us : ttwu_do_activate.constprop.87 <-try_to_wake_up
2147     <idle>-0       2d.h4    1us : sched_wakeup: comm=sleep pid=5882 prio=94 success=1 target_cpu=002
2148     <idle>-0       2dNh2    1us : hrtimer_expire_exit: hrtimer=ffff88007796feb8
2149     <idle>-0       2.N.2    2us : power_end: cpu_id=2
2150     <idle>-0       2.N.2    3us : cpu_idle: state=4294967295 cpu_id=2
2151     <idle>-0       2dN.3    4us : hrtimer_cancel: hrtimer=ffff88007d50d5e0
2152     <idle>-0       2dN.3    4us : hrtimer_start: hrtimer=ffff88007d50d5e0 function=tick_sched_timer expires=34311211000000 softexpires=34311211000000
2153     <idle>-0       2.N.2    5us : rcu_utilization: Start context switch
2154     <idle>-0       2.N.2    5us : rcu_utilization: End context switch
2155     <idle>-0       2d..3    6us : __schedule <-schedule
2156     <idle>-0       2d..3    6us :      0:120:R ==> [002]  5882: 94:R sleep
2157
2158
2159 Hardware Latency Detector
2160 -------------------------
2161
2162 The hardware latency detector is executed by enabling the "hwlat" tracer.
2163
2164 NOTE, this tracer will affect the performance of the system as it will
2165 periodically make a CPU constantly busy with interrupts disabled.
2166 ::
2167
2168   # echo hwlat > current_tracer
2169   # sleep 100
2170   # cat trace
2171   # tracer: hwlat
2172   #
2173   # entries-in-buffer/entries-written: 13/13   #P:8
2174   #
2175   #                              _-----=> irqs-off
2176   #                             / _----=> need-resched
2177   #                            | / _---=> hardirq/softirq
2178   #                            || / _--=> preempt-depth
2179   #                            ||| /     delay
2180   #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
2181   #              | |       |   ||||       |         |
2182              <...>-1729  [001] d...   678.473449: #1     inner/outer(us):   11/12    ts:1581527483.343962693 count:6
2183              <...>-1729  [004] d...   689.556542: #2     inner/outer(us):   16/9     ts:1581527494.889008092 count:1
2184              <...>-1729  [005] d...   714.756290: #3     inner/outer(us):   16/16    ts:1581527519.678961629 count:5
2185              <...>-1729  [001] d...   718.788247: #4     inner/outer(us):    9/17    ts:1581527523.889012713 count:1
2186              <...>-1729  [002] d...   719.796341: #5     inner/outer(us):   13/9     ts:1581527524.912872606 count:1
2187              <...>-1729  [006] d...   844.787091: #6     inner/outer(us):    9/12    ts:1581527649.889048502 count:2
2188              <...>-1729  [003] d...   849.827033: #7     inner/outer(us):   18/9     ts:1581527654.889013793 count:1
2189              <...>-1729  [007] d...   853.859002: #8     inner/outer(us):    9/12    ts:1581527658.889065736 count:1
2190              <...>-1729  [001] d...   855.874978: #9     inner/outer(us):    9/11    ts:1581527660.861991877 count:1
2191              <...>-1729  [001] d...   863.938932: #10    inner/outer(us):    9/11    ts:1581527668.970010500 count:1 nmi-total:7 nmi-count:1
2192              <...>-1729  [007] d...   878.050780: #11    inner/outer(us):    9/12    ts:1581527683.385002600 count:1 nmi-total:5 nmi-count:1
2193              <...>-1729  [007] d...   886.114702: #12    inner/outer(us):    9/12    ts:1581527691.385001600 count:1
2194
2195
2196 The above output is somewhat the same in the header. All events will have
2197 interrupts disabled 'd'. Under the FUNCTION title there is:
2198
2199  #1
2200         This is the count of events recorded that were greater than the
2201         tracing_threshold (See below).
2202
2203  inner/outer(us):   11/11
2204
2205       This shows two numbers as "inner latency" and "outer latency". The test
2206       runs in a loop checking a timestamp twice. The latency detected within
2207       the two timestamps is the "inner latency" and the latency detected
2208       after the previous timestamp and the next timestamp in the loop is
2209       the "outer latency".
2210
2211  ts:1581527483.343962693
2212
2213       The absolute timestamp that the first latency was recorded in the window.
2214
2215  count:6
2216
2217       The number of times a latency was detected during the window.
2218
2219  nmi-total:7 nmi-count:1
2220
2221       On architectures that support it, if an NMI comes in during the
2222       test, the time spent in NMI is reported in "nmi-total" (in
2223       microseconds).
2224
2225       All architectures that have NMIs will show the "nmi-count" if an
2226       NMI comes in during the test.
2227
2228 hwlat files:
2229
2230   tracing_threshold
2231         This gets automatically set to "10" to represent 10
2232         microseconds. This is the threshold of latency that
2233         needs to be detected before the trace will be recorded.
2234
2235         Note, when hwlat tracer is finished (another tracer is
2236         written into "current_tracer"), the original value for
2237         tracing_threshold is placed back into this file.
2238
2239   hwlat_detector/width
2240         The length of time the test runs with interrupts disabled.
2241
2242   hwlat_detector/window
2243         The length of time of the window which the test
2244         runs. That is, the test will run for "width"
2245         microseconds per "window" microseconds
2246
2247   tracing_cpumask
2248         When the test is started. A kernel thread is created that
2249         runs the test. This thread will alternate between CPUs
2250         listed in the tracing_cpumask between each period
2251         (one "window"). To limit the test to specific CPUs
2252         set the mask in this file to only the CPUs that the test
2253         should run on.
2254
2255 function
2256 --------
2257
2258 This tracer is the function tracer. Enabling the function tracer
2259 can be done from the debug file system. Make sure the
2260 ftrace_enabled is set; otherwise this tracer is a nop.
2261 See the "ftrace_enabled" section below.
2262 ::
2263
2264   # sysctl kernel.ftrace_enabled=1
2265   # echo function > current_tracer
2266   # echo 1 > tracing_on
2267   # usleep 1
2268   # echo 0 > tracing_on
2269   # cat trace
2270   # tracer: function
2271   #
2272   # entries-in-buffer/entries-written: 24799/24799   #P:4
2273   #
2274   #                              _-----=> irqs-off
2275   #                             / _----=> need-resched
2276   #                            | / _---=> hardirq/softirq
2277   #                            || / _--=> preempt-depth
2278   #                            ||| /     delay
2279   #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
2280   #              | |       |   ||||       |         |
2281               bash-1994  [002] ....  3082.063030: mutex_unlock <-rb_simple_write
2282               bash-1994  [002] ....  3082.063031: __mutex_unlock_slowpath <-mutex_unlock
2283               bash-1994  [002] ....  3082.063031: __fsnotify_parent <-fsnotify_modify
2284               bash-1994  [002] ....  3082.063032: fsnotify <-fsnotify_modify
2285               bash-1994  [002] ....  3082.063032: __srcu_read_lock <-fsnotify
2286               bash-1994  [002] ....  3082.063032: add_preempt_count <-__srcu_read_lock
2287               bash-1994  [002] ...1  3082.063032: sub_preempt_count <-__srcu_read_lock
2288               bash-1994  [002] ....  3082.063033: __srcu_read_unlock <-fsnotify
2289   [...]
2290
2291
2292 Note: function tracer uses ring buffers to store the above
2293 entries. The newest data may overwrite the oldest data.
2294 Sometimes using echo to stop the trace is not sufficient because
2295 the tracing could have overwritten the data that you wanted to
2296 record. For this reason, it is sometimes better to disable
2297 tracing directly from a program. This allows you to stop the
2298 tracing at the point that you hit the part that you are
2299 interested in. To disable the tracing directly from a C program,
2300 something like following code snippet can be used::
2301
2302         int trace_fd;
2303         [...]
2304         int main(int argc, char *argv[]) {
2305                 [...]
2306                 trace_fd = open(tracing_file("tracing_on"), O_WRONLY);
2307                 [...]
2308                 if (condition_hit()) {
2309                         write(trace_fd, "0", 1);
2310                 }
2311                 [...]
2312         }
2313
2314
2315 Single thread tracing
2316 ---------------------
2317
2318 By writing into set_ftrace_pid you can trace a
2319 single thread. For example::
2320
2321   # cat set_ftrace_pid
2322   no pid
2323   # echo 3111 > set_ftrace_pid
2324   # cat set_ftrace_pid
2325   3111
2326   # echo function > current_tracer
2327   # cat trace | head
2328   # tracer: function
2329   #
2330   #           TASK-PID    CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
2331   #              | |       |          |         |
2332       yum-updatesd-3111  [003]  1637.254676: finish_task_switch <-thread_return
2333       yum-updatesd-3111  [003]  1637.254681: hrtimer_cancel <-schedule_hrtimeout_range
2334       yum-updatesd-3111  [003]  1637.254682: hrtimer_try_to_cancel <-hrtimer_cancel
2335       yum-updatesd-3111  [003]  1637.254683: lock_hrtimer_base <-hrtimer_try_to_cancel
2336       yum-updatesd-3111  [003]  1637.254685: fget_light <-do_sys_poll
2337       yum-updatesd-3111  [003]  1637.254686: pipe_poll <-do_sys_poll
2338   # echo > set_ftrace_pid
2339   # cat trace |head
2340   # tracer: function
2341   #
2342   #           TASK-PID    CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
2343   #              | |       |          |         |
2344   ##### CPU 3 buffer started ####
2345       yum-updatesd-3111  [003]  1701.957688: free_poll_entry <-poll_freewait
2346       yum-updatesd-3111  [003]  1701.957689: remove_wait_queue <-free_poll_entry
2347       yum-updatesd-3111  [003]  1701.957691: fput <-free_poll_entry
2348       yum-updatesd-3111  [003]  1701.957692: audit_syscall_exit <-sysret_audit
2349       yum-updatesd-3111  [003]  1701.957693: path_put <-audit_syscall_exit
2350
2351 If you want to trace a function when executing, you could use
2352 something like this simple program.
2353 ::
2354
2355         #include <stdio.h>
2356         #include <stdlib.h>
2357         #include <sys/types.h>
2358         #include <sys/stat.h>
2359         #include <fcntl.h>
2360         #include <unistd.h>
2361         #include <string.h>
2362
2363         #define _STR(x) #x
2364         #define STR(x) _STR(x)
2365         #define MAX_PATH 256
2366
2367         const char *find_tracefs(void)
2368         {
2369                static char tracefs[MAX_PATH+1];
2370                static int tracefs_found;
2371                char type[100];
2372                FILE *fp;
2373
2374                if (tracefs_found)
2375                        return tracefs;
2376
2377                if ((fp = fopen("/proc/mounts","r")) == NULL) {
2378                        perror("/proc/mounts");
2379                        return NULL;
2380                }
2381
2382                while (fscanf(fp, "%*s %"
2383                              STR(MAX_PATH)
2384                              "s %99s %*s %*d %*d\n",
2385                              tracefs, type) == 2) {
2386                        if (strcmp(type, "tracefs") == 0)
2387                                break;
2388                }
2389                fclose(fp);
2390
2391                if (strcmp(type, "tracefs") != 0) {
2392                        fprintf(stderr, "tracefs not mounted");
2393                        return NULL;
2394                }
2395
2396                strcat(tracefs, "/tracing/");
2397                tracefs_found = 1;
2398
2399                return tracefs;
2400         }
2401
2402         const char *tracing_file(const char *file_name)
2403         {
2404                static char trace_file[MAX_PATH+1];
2405                snprintf(trace_file, MAX_PATH, "%s/%s", find_tracefs(), file_name);
2406                return trace_file;
2407         }
2408
2409         int main (int argc, char **argv)
2410         {
2411                 if (argc < 1)
2412                         exit(-1);
2413
2414                 if (fork() > 0) {
2415                         int fd, ffd;
2416                         char line[64];
2417                         int s;
2418
2419                         ffd = open(tracing_file("current_tracer"), O_WRONLY);
2420                         if (ffd < 0)
2421                                 exit(-1);
2422                         write(ffd, "nop", 3);
2423
2424                         fd = open(tracing_file("set_ftrace_pid"), O_WRONLY);
2425                         s = sprintf(line, "%d\n", getpid());
2426                         write(fd, line, s);
2427
2428                         write(ffd, "function", 8);
2429
2430                         close(fd);
2431                         close(ffd);
2432
2433                         execvp(argv[1], argv+1);
2434                 }
2435
2436                 return 0;
2437         }
2438
2439 Or this simple script!
2440 ::
2441
2442   #!/bin/bash
2443
2444   tracefs=`sed -ne 's/^tracefs \(.*\) tracefs.*/\1/p' /proc/mounts`
2445   echo 0 > $tracefs/tracing_on
2446   echo $$ > $tracefs/set_ftrace_pid
2447   echo function > $tracefs/current_tracer
2448   echo 1 > $tracefs/tracing_on
2449   exec "$@"
2450
2451
2452 function graph tracer
2453 ---------------------------
2454
2455 This tracer is similar to the function tracer except that it
2456 probes a function on its entry and its exit. This is done by
2457 using a dynamically allocated stack of return addresses in each
2458 task_struct. On function entry the tracer overwrites the return
2459 address of each function traced to set a custom probe. Thus the
2460 original return address is stored on the stack of return address
2461 in the task_struct.
2462
2463 Probing on both ends of a function leads to special features
2464 such as:
2465
2466 - measure of a function's time execution
2467 - having a reliable call stack to draw function calls graph
2468
2469 This tracer is useful in several situations:
2470
2471 - you want to find the reason of a strange kernel behavior and
2472   need to see what happens in detail on any areas (or specific
2473   ones).
2474
2475 - you are experiencing weird latencies but it's difficult to
2476   find its origin.
2477
2478 - you want to find quickly which path is taken by a specific
2479   function
2480
2481 - you just want to peek inside a working kernel and want to see
2482   what happens there.
2483
2484 ::
2485
2486   # tracer: function_graph
2487   #
2488   # CPU  DURATION                  FUNCTION CALLS
2489   # |     |   |                     |   |   |   |
2490
2491    0)               |  sys_open() {
2492    0)               |    do_sys_open() {
2493    0)               |      getname() {
2494    0)               |        kmem_cache_alloc() {
2495    0)   1.382 us    |          __might_sleep();
2496    0)   2.478 us    |        }
2497    0)               |        strncpy_from_user() {
2498    0)               |          might_fault() {
2499    0)   1.389 us    |            __might_sleep();
2500    0)   2.553 us    |          }
2501    0)   3.807 us    |        }
2502    0)   7.876 us    |      }
2503    0)               |      alloc_fd() {
2504    0)   0.668 us    |        _spin_lock();
2505    0)   0.570 us    |        expand_files();
2506    0)   0.586 us    |        _spin_unlock();
2507
2508
2509 There are several columns that can be dynamically
2510 enabled/disabled. You can use every combination of options you
2511 want, depending on your needs.
2512
2513 - The cpu number on which the function executed is default
2514   enabled.  It is sometimes better to only trace one cpu (see
2515   tracing_cpu_mask file) or you might sometimes see unordered
2516   function calls while cpu tracing switch.
2517
2518         - hide: echo nofuncgraph-cpu > trace_options
2519         - show: echo funcgraph-cpu > trace_options
2520
2521 - The duration (function's time of execution) is displayed on
2522   the closing bracket line of a function or on the same line
2523   than the current function in case of a leaf one. It is default
2524   enabled.
2525
2526         - hide: echo nofuncgraph-duration > trace_options
2527         - show: echo funcgraph-duration > trace_options
2528
2529 - The overhead field precedes the duration field in case of
2530   reached duration thresholds.
2531
2532         - hide: echo nofuncgraph-overhead > trace_options
2533         - show: echo funcgraph-overhead > trace_options
2534         - depends on: funcgraph-duration
2535
2536   ie::
2537
2538     3) # 1837.709 us |          } /* __switch_to */
2539     3)               |          finish_task_switch() {
2540     3)   0.313 us    |            _raw_spin_unlock_irq();
2541     3)   3.177 us    |          }
2542     3) # 1889.063 us |        } /* __schedule */
2543     3) ! 140.417 us  |      } /* __schedule */
2544     3) # 2034.948 us |    } /* schedule */
2545     3) * 33998.59 us |  } /* schedule_preempt_disabled */
2546
2547     [...]
2548
2549     1)   0.260 us    |              msecs_to_jiffies();
2550     1)   0.313 us    |              __rcu_read_unlock();
2551     1) + 61.770 us   |            }
2552     1) + 64.479 us   |          }
2553     1)   0.313 us    |          rcu_bh_qs();
2554     1)   0.313 us    |          __local_bh_enable();
2555     1) ! 217.240 us  |        }
2556     1)   0.365 us    |        idle_cpu();
2557     1)               |        rcu_irq_exit() {
2558     1)   0.417 us    |          rcu_eqs_enter_common.isra.47();
2559     1)   3.125 us    |        }
2560     1) ! 227.812 us  |      }
2561     1) ! 457.395 us  |    }
2562     1) @ 119760.2 us |  }
2563
2564     [...]
2565
2566     2)               |    handle_IPI() {
2567     1)   6.979 us    |                  }
2568     2)   0.417 us    |      scheduler_ipi();
2569     1)   9.791 us    |                }
2570     1) + 12.917 us   |              }
2571     2)   3.490 us    |    }
2572     1) + 15.729 us   |            }
2573     1) + 18.542 us   |          }
2574     2) $ 3594274 us  |  }
2575
2576 Flags::
2577
2578   + means that the function exceeded 10 usecs.
2579   ! means that the function exceeded 100 usecs.
2580   # means that the function exceeded 1000 usecs.
2581   * means that the function exceeded 10 msecs.
2582   @ means that the function exceeded 100 msecs.
2583   $ means that the function exceeded 1 sec.
2584
2585
2586 - The task/pid field displays the thread cmdline and pid which
2587   executed the function. It is default disabled.
2588
2589         - hide: echo nofuncgraph-proc > trace_options
2590         - show: echo funcgraph-proc > trace_options
2591
2592   ie::
2593
2594     # tracer: function_graph
2595     #
2596     # CPU  TASK/PID        DURATION                  FUNCTION CALLS
2597     # |    |    |           |   |                     |   |   |   |
2598     0)    sh-4802     |               |                  d_free() {
2599     0)    sh-4802     |               |                    call_rcu() {
2600     0)    sh-4802     |               |                      __call_rcu() {
2601     0)    sh-4802     |   0.616 us    |                        rcu_process_gp_end();
2602     0)    sh-4802     |   0.586 us    |                        check_for_new_grace_period();
2603     0)    sh-4802     |   2.899 us    |                      }
2604     0)    sh-4802     |   4.040 us    |                    }
2605     0)    sh-4802     |   5.151 us    |                  }
2606     0)    sh-4802     | + 49.370 us   |                }
2607
2608
2609 - The absolute time field is an absolute timestamp given by the
2610   system clock since it started. A snapshot of this time is
2611   given on each entry/exit of functions
2612
2613         - hide: echo nofuncgraph-abstime > trace_options
2614         - show: echo funcgraph-abstime > trace_options
2615
2616   ie::
2617
2618     #
2619     #      TIME       CPU  DURATION                  FUNCTION CALLS
2620     #       |         |     |   |                     |   |   |   |
2621     360.774522 |   1)   0.541 us    |                                          }
2622     360.774522 |   1)   4.663 us    |                                        }
2623     360.774523 |   1)   0.541 us    |                                        __wake_up_bit();
2624     360.774524 |   1)   6.796 us    |                                      }
2625     360.774524 |   1)   7.952 us    |                                    }
2626     360.774525 |   1)   9.063 us    |                                  }
2627     360.774525 |   1)   0.615 us    |                                  journal_mark_dirty();
2628     360.774527 |   1)   0.578 us    |                                  __brelse();
2629     360.774528 |   1)               |                                  reiserfs_prepare_for_journal() {
2630     360.774528 |   1)               |                                    unlock_buffer() {
2631     360.774529 |   1)               |                                      wake_up_bit() {
2632     360.774529 |   1)               |                                        bit_waitqueue() {
2633     360.774530 |   1)   0.594 us    |                                          __phys_addr();
2634
2635
2636 The function name is always displayed after the closing bracket
2637 for a function if the start of that function is not in the
2638 trace buffer.
2639
2640 Display of the function name after the closing bracket may be
2641 enabled for functions whose start is in the trace buffer,
2642 allowing easier searching with grep for function durations.
2643 It is default disabled.
2644
2645         - hide: echo nofuncgraph-tail > trace_options
2646         - show: echo funcgraph-tail > trace_options
2647
2648   Example with nofuncgraph-tail (default)::
2649
2650     0)               |      putname() {
2651     0)               |        kmem_cache_free() {
2652     0)   0.518 us    |          __phys_addr();
2653     0)   1.757 us    |        }
2654     0)   2.861 us    |      }
2655
2656   Example with funcgraph-tail::
2657
2658     0)               |      putname() {
2659     0)               |        kmem_cache_free() {
2660     0)   0.518 us    |          __phys_addr();
2661     0)   1.757 us    |        } /* kmem_cache_free() */
2662     0)   2.861 us    |      } /* putname() */
2663
2664 You can put some comments on specific functions by using
2665 trace_printk() For example, if you want to put a comment inside
2666 the __might_sleep() function, you just have to include
2667 <linux/ftrace.h> and call trace_printk() inside __might_sleep()::
2668
2669         trace_printk("I'm a comment!\n")
2670
2671 will produce::
2672
2673    1)               |             __might_sleep() {
2674    1)               |                /* I'm a comment! */
2675    1)   1.449 us    |             }
2676
2677
2678 You might find other useful features for this tracer in the
2679 following "dynamic ftrace" section such as tracing only specific
2680 functions or tasks.
2681
2682 dynamic ftrace
2683 --------------
2684
2685 If CONFIG_DYNAMIC_FTRACE is set, the system will run with
2686 virtually no overhead when function tracing is disabled. The way
2687 this works is the mcount function call (placed at the start of
2688 every kernel function, produced by the -pg switch in gcc),
2689 starts of pointing to a simple return. (Enabling FTRACE will
2690 include the -pg switch in the compiling of the kernel.)
2691
2692 At compile time every C file object is run through the
2693 recordmcount program (located in the scripts directory). This
2694 program will parse the ELF headers in the C object to find all
2695 the locations in the .text section that call mcount. Starting
2696 with gcc version 4.6, the -mfentry has been added for x86, which
2697 calls "__fentry__" instead of "mcount". Which is called before
2698 the creation of the stack frame.
2699
2700 Note, not all sections are traced. They may be prevented by either
2701 a notrace, or blocked another way and all inline functions are not
2702 traced. Check the "available_filter_functions" file to see what functions
2703 can be traced.
2704
2705 A section called "__mcount_loc" is created that holds
2706 references to all the mcount/fentry call sites in the .text section.
2707 The recordmcount program re-links this section back into the
2708 original object. The final linking stage of the kernel will add all these
2709 references into a single table.
2710
2711 On boot up, before SMP is initialized, the dynamic ftrace code
2712 scans this table and updates all the locations into nops. It
2713 also records the locations, which are added to the
2714 available_filter_functions list.  Modules are processed as they
2715 are loaded and before they are executed.  When a module is
2716 unloaded, it also removes its functions from the ftrace function
2717 list. This is automatic in the module unload code, and the
2718 module author does not need to worry about it.
2719
2720 When tracing is enabled, the process of modifying the function
2721 tracepoints is dependent on architecture. The old method is to use
2722 kstop_machine to prevent races with the CPUs executing code being
2723 modified (which can cause the CPU to do undesirable things, especially
2724 if the modified code crosses cache (or page) boundaries), and the nops are
2725 patched back to calls. But this time, they do not call mcount
2726 (which is just a function stub). They now call into the ftrace
2727 infrastructure.
2728
2729 The new method of modifying the function tracepoints is to place
2730 a breakpoint at the location to be modified, sync all CPUs, modify
2731 the rest of the instruction not covered by the breakpoint. Sync
2732 all CPUs again, and then remove the breakpoint with the finished
2733 version to the ftrace call site.
2734
2735 Some archs do not even need to monkey around with the synchronization,
2736 and can just slap the new code on top of the old without any
2737 problems with other CPUs executing it at the same time.
2738
2739 One special side-effect to the recording of the functions being
2740 traced is that we can now selectively choose which functions we
2741 wish to trace and which ones we want the mcount calls to remain
2742 as nops.
2743
2744 Two files are used, one for enabling and one for disabling the
2745 tracing of specified functions. They are:
2746
2747   set_ftrace_filter
2748
2749 and
2750
2751   set_ftrace_notrace
2752
2753 A list of available functions that you can add to these files is
2754 listed in:
2755
2756    available_filter_functions
2757
2758 ::
2759
2760   # cat available_filter_functions
2761   put_prev_task_idle
2762   kmem_cache_create
2763   pick_next_task_rt
2764   cpus_read_lock
2765   pick_next_task_fair
2766   mutex_lock
2767   [...]
2768
2769 If I am only interested in sys_nanosleep and hrtimer_interrupt::
2770
2771   # echo sys_nanosleep hrtimer_interrupt > set_ftrace_filter
2772   # echo function > current_tracer
2773   # echo 1 > tracing_on
2774   # usleep 1
2775   # echo 0 > tracing_on
2776   # cat trace
2777   # tracer: function
2778   #
2779   # entries-in-buffer/entries-written: 5/5   #P:4
2780   #
2781   #                              _-----=> irqs-off
2782   #                             / _----=> need-resched
2783   #                            | / _---=> hardirq/softirq
2784   #                            || / _--=> preempt-depth
2785   #                            ||| /     delay
2786   #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
2787   #              | |       |   ||||       |         |
2788             usleep-2665  [001] ....  4186.475355: sys_nanosleep <-system_call_fastpath
2789             <idle>-0     [001] d.h1  4186.475409: hrtimer_interrupt <-smp_apic_timer_interrupt
2790             usleep-2665  [001] d.h1  4186.475426: hrtimer_interrupt <-smp_apic_timer_interrupt
2791             <idle>-0     [003] d.h1  4186.475426: hrtimer_interrupt <-smp_apic_timer_interrupt
2792             <idle>-0     [002] d.h1  4186.475427: hrtimer_interrupt <-smp_apic_timer_interrupt
2793
2794 To see which functions are being traced, you can cat the file:
2795 ::
2796
2797   # cat set_ftrace_filter
2798   hrtimer_interrupt
2799   sys_nanosleep
2800
2801
2802 Perhaps this is not enough. The filters also allow glob(7) matching.
2803
2804   ``<match>*``
2805         will match functions that begin with <match>
2806   ``*<match>``
2807         will match functions that end with <match>
2808   ``*<match>*``
2809         will match functions that have <match> in it
2810   ``<match1>*<match2>``
2811         will match functions that begin with <match1> and end with <match2>
2812
2813 .. note::
2814       It is better to use quotes to enclose the wild cards,
2815       otherwise the shell may expand the parameters into names
2816       of files in the local directory.
2817
2818 ::
2819
2820   # echo 'hrtimer_*' > set_ftrace_filter
2821
2822 Produces::
2823
2824   # tracer: function
2825   #
2826   # entries-in-buffer/entries-written: 897/897   #P:4
2827   #
2828   #                              _-----=> irqs-off
2829   #                             / _----=> need-resched
2830   #                            | / _---=> hardirq/softirq
2831   #                            || / _--=> preempt-depth
2832   #                            ||| /     delay
2833   #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
2834   #              | |       |   ||||       |         |
2835             <idle>-0     [003] dN.1  4228.547803: hrtimer_cancel <-tick_nohz_idle_exit
2836             <idle>-0     [003] dN.1  4228.547804: hrtimer_try_to_cancel <-hrtimer_cancel
2837             <idle>-0     [003] dN.2  4228.547805: hrtimer_force_reprogram <-__remove_hrtimer
2838             <idle>-0     [003] dN.1  4228.547805: hrtimer_forward <-tick_nohz_idle_exit
2839             <idle>-0     [003] dN.1  4228.547805: hrtimer_start_range_ns <-hrtimer_start_expires.constprop.11
2840             <idle>-0     [003] d..1  4228.547858: hrtimer_get_next_event <-get_next_timer_interrupt
2841             <idle>-0     [003] d..1  4228.547859: hrtimer_start <-__tick_nohz_idle_enter
2842             <idle>-0     [003] d..2  4228.547860: hrtimer_force_reprogram <-__rem
2843
2844 Notice that we lost the sys_nanosleep.
2845 ::
2846
2847   # cat set_ftrace_filter
2848   hrtimer_run_queues
2849   hrtimer_run_pending
2850   hrtimer_init
2851   hrtimer_cancel
2852   hrtimer_try_to_cancel
2853   hrtimer_forward
2854   hrtimer_start
2855   hrtimer_reprogram
2856   hrtimer_force_reprogram
2857   hrtimer_get_next_event
2858   hrtimer_interrupt
2859   hrtimer_nanosleep
2860   hrtimer_wakeup
2861   hrtimer_get_remaining
2862   hrtimer_get_res
2863   hrtimer_init_sleeper
2864
2865
2866 This is because the '>' and '>>' act just like they do in bash.
2867 To rewrite the filters, use '>'
2868 To append to the filters, use '>>'
2869
2870 To clear out a filter so that all functions will be recorded
2871 again::
2872
2873  # echo > set_ftrace_filter
2874  # cat set_ftrace_filter
2875  #
2876
2877 Again, now we want to append.
2878
2879 ::
2880
2881   # echo sys_nanosleep > set_ftrace_filter
2882   # cat set_ftrace_filter
2883   sys_nanosleep
2884   # echo 'hrtimer_*' >> set_ftrace_filter
2885   # cat set_ftrace_filter
2886   hrtimer_run_queues
2887   hrtimer_run_pending
2888   hrtimer_init
2889   hrtimer_cancel
2890   hrtimer_try_to_cancel
2891   hrtimer_forward
2892   hrtimer_start
2893   hrtimer_reprogram
2894   hrtimer_force_reprogram
2895   hrtimer_get_next_event
2896   hrtimer_interrupt
2897   sys_nanosleep
2898   hrtimer_nanosleep
2899   hrtimer_wakeup
2900   hrtimer_get_remaining
2901   hrtimer_get_res
2902   hrtimer_init_sleeper
2903
2904
2905 The set_ftrace_notrace prevents those functions from being
2906 traced.
2907 ::
2908
2909   # echo '*preempt*' '*lock*' > set_ftrace_notrace
2910
2911 Produces::
2912
2913   # tracer: function
2914   #
2915   # entries-in-buffer/entries-written: 39608/39608   #P:4
2916   #
2917   #                              _-----=> irqs-off
2918   #                             / _----=> need-resched
2919   #                            | / _---=> hardirq/softirq
2920   #                            || / _--=> preempt-depth
2921   #                            ||| /     delay
2922   #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
2923   #              | |       |   ||||       |         |
2924               bash-1994  [000] ....  4342.324896: file_ra_state_init <-do_dentry_open
2925               bash-1994  [000] ....  4342.324897: open_check_o_direct <-do_last
2926               bash-1994  [000] ....  4342.324897: ima_file_check <-do_last
2927               bash-1994  [000] ....  4342.324898: process_measurement <-ima_file_check
2928               bash-1994  [000] ....  4342.324898: ima_get_action <-process_measurement
2929               bash-1994  [000] ....  4342.324898: ima_match_policy <-ima_get_action
2930               bash-1994  [000] ....  4342.324899: do_truncate <-do_last
2931               bash-1994  [000] ....  4342.324899: should_remove_suid <-do_truncate
2932               bash-1994  [000] ....  4342.324899: notify_change <-do_truncate
2933               bash-1994  [000] ....  4342.324900: current_fs_time <-notify_change
2934               bash-1994  [000] ....  4342.324900: current_kernel_time <-current_fs_time
2935               bash-1994  [000] ....  4342.324900: timespec_trunc <-current_fs_time
2936
2937 We can see that there's no more lock or preempt tracing.
2938
2939 Selecting function filters via index
2940 ------------------------------------
2941
2942 Because processing of strings is expensive (the address of the function
2943 needs to be looked up before comparing to the string being passed in),
2944 an index can be used as well to enable functions. This is useful in the
2945 case of setting thousands of specific functions at a time. By passing
2946 in a list of numbers, no string processing will occur. Instead, the function
2947 at the specific location in the internal array (which corresponds to the
2948 functions in the "available_filter_functions" file), is selected.
2949
2950 ::
2951
2952   # echo 1 > set_ftrace_filter
2953
2954 Will select the first function listed in "available_filter_functions"
2955
2956 ::
2957
2958   # head -1 available_filter_functions
2959   trace_initcall_finish_cb
2960
2961   # cat set_ftrace_filter
2962   trace_initcall_finish_cb
2963
2964   # head -50 available_filter_functions | tail -1
2965   x86_pmu_commit_txn
2966
2967   # echo 1 50 > set_ftrace_filter
2968   # cat set_ftrace_filter
2969   trace_initcall_finish_cb
2970   x86_pmu_commit_txn
2971
2972 Dynamic ftrace with the function graph tracer
2973 ---------------------------------------------
2974
2975 Although what has been explained above concerns both the
2976 function tracer and the function-graph-tracer, there are some
2977 special features only available in the function-graph tracer.
2978
2979 If you want to trace only one function and all of its children,
2980 you just have to echo its name into set_graph_function::
2981
2982  echo __do_fault > set_graph_function
2983
2984 will produce the following "expanded" trace of the __do_fault()
2985 function::
2986
2987    0)               |  __do_fault() {
2988    0)               |    filemap_fault() {
2989    0)               |      find_lock_page() {
2990    0)   0.804 us    |        find_get_page();
2991    0)               |        __might_sleep() {
2992    0)   1.329 us    |        }
2993    0)   3.904 us    |      }
2994    0)   4.979 us    |    }
2995    0)   0.653 us    |    _spin_lock();
2996    0)   0.578 us    |    page_add_file_rmap();
2997    0)   0.525 us    |    native_set_pte_at();
2998    0)   0.585 us    |    _spin_unlock();
2999    0)               |    unlock_page() {
3000    0)   0.541 us    |      page_waitqueue();
3001    0)   0.639 us    |      __wake_up_bit();
3002    0)   2.786 us    |    }
3003    0) + 14.237 us   |  }
3004    0)               |  __do_fault() {
3005    0)               |    filemap_fault() {
3006    0)               |      find_lock_page() {
3007    0)   0.698 us    |        find_get_page();
3008    0)               |        __might_sleep() {
3009    0)   1.412 us    |        }
3010    0)   3.950 us    |      }
3011    0)   5.098 us    |    }
3012    0)   0.631 us    |    _spin_lock();
3013    0)   0.571 us    |    page_add_file_rmap();
3014    0)   0.526 us    |    native_set_pte_at();
3015    0)   0.586 us    |    _spin_unlock();
3016    0)               |    unlock_page() {
3017    0)   0.533 us    |      page_waitqueue();
3018    0)   0.638 us    |      __wake_up_bit();
3019    0)   2.793 us    |    }
3020    0) + 14.012 us   |  }
3021
3022 You can also expand several functions at once::
3023
3024  echo sys_open > set_graph_function
3025  echo sys_close >> set_graph_function
3026
3027 Now if you want to go back to trace all functions you can clear
3028 this special filter via::
3029
3030  echo > set_graph_function
3031
3032
3033 ftrace_enabled
3034 --------------
3035
3036 Note, the proc sysctl ftrace_enable is a big on/off switch for the
3037 function tracer. By default it is enabled (when function tracing is
3038 enabled in the kernel). If it is disabled, all function tracing is
3039 disabled. This includes not only the function tracers for ftrace, but
3040 also for any other uses (perf, kprobes, stack tracing, profiling, etc). It
3041 cannot be disabled if there is a callback with FTRACE_OPS_FL_PERMANENT set
3042 registered.
3043
3044 Please disable this with care.
3045
3046 This can be disable (and enabled) with::
3047
3048   sysctl kernel.ftrace_enabled=0
3049   sysctl kernel.ftrace_enabled=1
3050
3051  or
3052
3053   echo 0 > /proc/sys/kernel/ftrace_enabled
3054   echo 1 > /proc/sys/kernel/ftrace_enabled
3055
3056
3057 Filter commands
3058 ---------------
3059
3060 A few commands are supported by the set_ftrace_filter interface.
3061 Trace commands have the following format::
3062
3063   <function>:<command>:<parameter>
3064
3065 The following commands are supported:
3066
3067 - mod:
3068   This command enables function filtering per module. The
3069   parameter defines the module. For example, if only the write*
3070   functions in the ext3 module are desired, run:
3071
3072    echo 'write*:mod:ext3' > set_ftrace_filter
3073
3074   This command interacts with the filter in the same way as
3075   filtering based on function names. Thus, adding more functions
3076   in a different module is accomplished by appending (>>) to the
3077   filter file. Remove specific module functions by prepending
3078   '!'::
3079
3080    echo '!writeback*:mod:ext3' >> set_ftrace_filter
3081
3082   Mod command supports module globbing. Disable tracing for all
3083   functions except a specific module::
3084
3085    echo '!*:mod:!ext3' >> set_ftrace_filter
3086
3087   Disable tracing for all modules, but still trace kernel::
3088
3089    echo '!*:mod:*' >> set_ftrace_filter
3090
3091   Enable filter only for kernel::
3092
3093    echo '*write*:mod:!*' >> set_ftrace_filter
3094
3095   Enable filter for module globbing::
3096
3097    echo '*write*:mod:*snd*' >> set_ftrace_filter
3098
3099 - traceon/traceoff:
3100   These commands turn tracing on and off when the specified
3101   functions are hit. The parameter determines how many times the
3102   tracing system is turned on and off. If unspecified, there is
3103   no limit. For example, to disable tracing when a schedule bug
3104   is hit the first 5 times, run::
3105
3106    echo '__schedule_bug:traceoff:5' > set_ftrace_filter
3107
3108   To always disable tracing when __schedule_bug is hit::
3109
3110    echo '__schedule_bug:traceoff' > set_ftrace_filter
3111
3112   These commands are cumulative whether or not they are appended
3113   to set_ftrace_filter. To remove a command, prepend it by '!'
3114   and drop the parameter::
3115
3116    echo '!__schedule_bug:traceoff:0' > set_ftrace_filter
3117
3118   The above removes the traceoff command for __schedule_bug
3119   that have a counter. To remove commands without counters::
3120
3121    echo '!__schedule_bug:traceoff' > set_ftrace_filter
3122
3123 - snapshot:
3124   Will cause a snapshot to be triggered when the function is hit.
3125   ::
3126
3127    echo 'native_flush_tlb_others:snapshot' > set_ftrace_filter
3128
3129   To only snapshot once:
3130   ::
3131
3132    echo 'native_flush_tlb_others:snapshot:1' > set_ftrace_filter
3133
3134   To remove the above commands::
3135
3136    echo '!native_flush_tlb_others:snapshot' > set_ftrace_filter
3137    echo '!native_flush_tlb_others:snapshot:0' > set_ftrace_filter
3138
3139 - enable_event/disable_event:
3140   These commands can enable or disable a trace event. Note, because
3141   function tracing callbacks are very sensitive, when these commands
3142   are registered, the trace point is activated, but disabled in
3143   a "soft" mode. That is, the tracepoint will be called, but
3144   just will not be traced. The event tracepoint stays in this mode
3145   as long as there's a command that triggers it.
3146   ::
3147
3148    echo 'try_to_wake_up:enable_event:sched:sched_switch:2' > \
3149          set_ftrace_filter
3150
3151   The format is::
3152
3153     <function>:enable_event:<system>:<event>[:count]
3154     <function>:disable_event:<system>:<event>[:count]
3155
3156   To remove the events commands::
3157
3158    echo '!try_to_wake_up:enable_event:sched:sched_switch:0' > \
3159          set_ftrace_filter
3160    echo '!schedule:disable_event:sched:sched_switch' > \
3161          set_ftrace_filter
3162
3163 - dump:
3164   When the function is hit, it will dump the contents of the ftrace
3165   ring buffer to the console. This is useful if you need to debug
3166   something, and want to dump the trace when a certain function
3167   is hit. Perhaps it's a function that is called before a triple
3168   fault happens and does not allow you to get a regular dump.
3169
3170 - cpudump:
3171   When the function is hit, it will dump the contents of the ftrace
3172   ring buffer for the current CPU to the console. Unlike the "dump"
3173   command, it only prints out the contents of the ring buffer for the
3174   CPU that executed the function that triggered the dump.
3175
3176 - stacktrace:
3177   When the function is hit, a stack trace is recorded.
3178
3179 trace_pipe
3180 ----------
3181
3182 The trace_pipe outputs the same content as the trace file, but
3183 the effect on the tracing is different. Every read from
3184 trace_pipe is consumed. This means that subsequent reads will be
3185 different. The trace is live.
3186 ::
3187
3188   # echo function > current_tracer
3189   # cat trace_pipe > /tmp/trace.out &
3190   [1] 4153
3191   # echo 1 > tracing_on
3192   # usleep 1
3193   # echo 0 > tracing_on
3194   # cat trace
3195   # tracer: function
3196   #
3197   # entries-in-buffer/entries-written: 0/0   #P:4
3198   #
3199   #                              _-----=> irqs-off
3200   #                             / _----=> need-resched
3201   #                            | / _---=> hardirq/softirq
3202   #                            || / _--=> preempt-depth
3203   #                            ||| /     delay
3204   #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
3205   #              | |       |   ||||       |         |
3206
3207   #
3208   # cat /tmp/trace.out
3209              bash-1994  [000] ....  5281.568961: mutex_unlock <-rb_simple_write
3210              bash-1994  [000] ....  5281.568963: __mutex_unlock_slowpath <-mutex_unlock
3211              bash-1994  [000] ....  5281.568963: __fsnotify_parent <-fsnotify_modify
3212              bash-1994  [000] ....  5281.568964: fsnotify <-fsnotify_modify
3213              bash-1994  [000] ....  5281.568964: __srcu_read_lock <-fsnotify
3214              bash-1994  [000] ....  5281.568964: add_preempt_count <-__srcu_read_lock
3215              bash-1994  [000] ...1  5281.568965: sub_preempt_count <-__srcu_read_lock
3216              bash-1994  [000] ....  5281.568965: __srcu_read_unlock <-fsnotify
3217              bash-1994  [000] ....  5281.568967: sys_dup2 <-system_call_fastpath
3218
3219
3220 Note, reading the trace_pipe file will block until more input is
3221 added. This is contrary to the trace file. If any process opened
3222 the trace file for reading, it will actually disable tracing and
3223 prevent new entries from being added. The trace_pipe file does
3224 not have this limitation.
3225
3226 trace entries
3227 -------------
3228
3229 Having too much or not enough data can be troublesome in
3230 diagnosing an issue in the kernel. The file buffer_size_kb is
3231 used to modify the size of the internal trace buffers. The
3232 number listed is the number of entries that can be recorded per
3233 CPU. To know the full size, multiply the number of possible CPUs
3234 with the number of entries.
3235 ::
3236
3237   # cat buffer_size_kb
3238   1408 (units kilobytes)
3239
3240 Or simply read buffer_total_size_kb
3241 ::
3242
3243   # cat buffer_total_size_kb 
3244   5632
3245
3246 To modify the buffer, simple echo in a number (in 1024 byte segments).
3247 ::
3248
3249   # echo 10000 > buffer_size_kb
3250   # cat buffer_size_kb
3251   10000 (units kilobytes)
3252
3253 It will try to allocate as much as possible. If you allocate too
3254 much, it can cause Out-Of-Memory to trigger.
3255 ::
3256
3257   # echo 1000000000000 > buffer_size_kb
3258   -bash: echo: write error: Cannot allocate memory
3259   # cat buffer_size_kb
3260   85
3261
3262 The per_cpu buffers can be changed individually as well:
3263 ::
3264
3265   # echo 10000 > per_cpu/cpu0/buffer_size_kb
3266   # echo 100 > per_cpu/cpu1/buffer_size_kb
3267
3268 When the per_cpu buffers are not the same, the buffer_size_kb
3269 at the top level will just show an X
3270 ::
3271
3272   # cat buffer_size_kb
3273   X
3274
3275 This is where the buffer_total_size_kb is useful:
3276 ::
3277
3278   # cat buffer_total_size_kb 
3279   12916
3280
3281 Writing to the top level buffer_size_kb will reset all the buffers
3282 to be the same again.
3283
3284 Snapshot
3285 --------
3286 CONFIG_TRACER_SNAPSHOT makes a generic snapshot feature
3287 available to all non latency tracers. (Latency tracers which
3288 record max latency, such as "irqsoff" or "wakeup", can't use
3289 this feature, since those are already using the snapshot
3290 mechanism internally.)
3291
3292 Snapshot preserves a current trace buffer at a particular point
3293 in time without stopping tracing. Ftrace swaps the current
3294 buffer with a spare buffer, and tracing continues in the new
3295 current (=previous spare) buffer.
3296
3297 The following tracefs files in "tracing" are related to this
3298 feature:
3299
3300   snapshot:
3301
3302         This is used to take a snapshot and to read the output
3303         of the snapshot. Echo 1 into this file to allocate a
3304         spare buffer and to take a snapshot (swap), then read
3305         the snapshot from this file in the same format as
3306         "trace" (described above in the section "The File
3307         System"). Both reads snapshot and tracing are executable
3308         in parallel. When the spare buffer is allocated, echoing
3309         0 frees it, and echoing else (positive) values clear the
3310         snapshot contents.
3311         More details are shown in the table below.
3312
3313         +--------------+------------+------------+------------+
3314         |status\\input |     0      |     1      |    else    |
3315         +==============+============+============+============+
3316         |not allocated |(do nothing)| alloc+swap |(do nothing)|
3317         +--------------+------------+------------+------------+
3318         |allocated     |    free    |    swap    |   clear    |
3319         +--------------+------------+------------+------------+
3320
3321 Here is an example of using the snapshot feature.
3322 ::
3323
3324   # echo 1 > events/sched/enable
3325   # echo 1 > snapshot
3326   # cat snapshot
3327   # tracer: nop
3328   #
3329   # entries-in-buffer/entries-written: 71/71   #P:8
3330   #
3331   #                              _-----=> irqs-off
3332   #                             / _----=> need-resched
3333   #                            | / _---=> hardirq/softirq
3334   #                            || / _--=> preempt-depth
3335   #                            ||| /     delay
3336   #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
3337   #              | |       |   ||||       |         |
3338             <idle>-0     [005] d...  2440.603828: sched_switch: prev_comm=swapper/5 prev_pid=0 prev_prio=120   prev_state=R ==> next_comm=snapshot-test-2 next_pid=2242 next_prio=120
3339              sleep-2242  [005] d...  2440.603846: sched_switch: prev_comm=snapshot-test-2 prev_pid=2242 prev_prio=120   prev_state=R ==> next_comm=kworker/5:1 next_pid=60 next_prio=120
3340   [...]
3341           <idle>-0     [002] d...  2440.707230: sched_switch: prev_comm=swapper/2 prev_pid=0 prev_prio=120 prev_state=R ==> next_comm=snapshot-test-2 next_pid=2229 next_prio=120  
3342
3343   # cat trace  
3344   # tracer: nop
3345   #
3346   # entries-in-buffer/entries-written: 77/77   #P:8
3347   #
3348   #                              _-----=> irqs-off
3349   #                             / _----=> need-resched
3350   #                            | / _---=> hardirq/softirq
3351   #                            || / _--=> preempt-depth
3352   #                            ||| /     delay
3353   #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
3354   #              | |       |   ||||       |         |
3355             <idle>-0     [007] d...  2440.707395: sched_switch: prev_comm=swapper/7 prev_pid=0 prev_prio=120 prev_state=R ==> next_comm=snapshot-test-2 next_pid=2243 next_prio=120
3356    snapshot-test-2-2229  [002] d...  2440.707438: sched_switch: prev_comm=snapshot-test-2 prev_pid=2229 prev_prio=120 prev_state=S ==> next_comm=swapper/2 next_pid=0 next_prio=120
3357   [...]
3358
3359
3360 If you try to use this snapshot feature when current tracer is
3361 one of the latency tracers, you will get the following results.
3362 ::
3363
3364   # echo wakeup > current_tracer
3365   # echo 1 > snapshot
3366   bash: echo: write error: Device or resource busy
3367   # cat snapshot
3368   cat: snapshot: Device or resource busy
3369
3370
3371 Instances
3372 ---------
3373 In the tracefs tracing directory, there is a directory called "instances".
3374 This directory can have new directories created inside of it using
3375 mkdir, and removing directories with rmdir. The directory created
3376 with mkdir in this directory will already contain files and other
3377 directories after it is created.
3378 ::
3379
3380   # mkdir instances/foo
3381   # ls instances/foo
3382   buffer_size_kb  buffer_total_size_kb  events  free_buffer  per_cpu
3383   set_event  snapshot  trace  trace_clock  trace_marker  trace_options
3384   trace_pipe  tracing_on
3385
3386 As you can see, the new directory looks similar to the tracing directory
3387 itself. In fact, it is very similar, except that the buffer and
3388 events are agnostic from the main directory, or from any other
3389 instances that are created.
3390
3391 The files in the new directory work just like the files with the
3392 same name in the tracing directory except the buffer that is used
3393 is a separate and new buffer. The files affect that buffer but do not
3394 affect the main buffer with the exception of trace_options. Currently,
3395 the trace_options affect all instances and the top level buffer
3396 the same, but this may change in future releases. That is, options
3397 may become specific to the instance they reside in.
3398
3399 Notice that none of the function tracer files are there, nor is
3400 current_tracer and available_tracers. This is because the buffers
3401 can currently only have events enabled for them.
3402 ::
3403
3404   # mkdir instances/foo
3405   # mkdir instances/bar
3406   # mkdir instances/zoot
3407   # echo 100000 > buffer_size_kb
3408   # echo 1000 > instances/foo/buffer_size_kb
3409   # echo 5000 > instances/bar/per_cpu/cpu1/buffer_size_kb
3410   # echo function > current_trace
3411   # echo 1 > instances/foo/events/sched/sched_wakeup/enable
3412   # echo 1 > instances/foo/events/sched/sched_wakeup_new/enable
3413   # echo 1 > instances/foo/events/sched/sched_switch/enable
3414   # echo 1 > instances/bar/events/irq/enable
3415   # echo 1 > instances/zoot/events/syscalls/enable
3416   # cat trace_pipe
3417   CPU:2 [LOST 11745 EVENTS]
3418               bash-2044  [002] .... 10594.481032: _raw_spin_lock_irqsave <-get_page_from_freelist
3419               bash-2044  [002] d... 10594.481032: add_preempt_count <-_raw_spin_lock_irqsave
3420               bash-2044  [002] d..1 10594.481032: __rmqueue <-get_page_from_freelist
3421               bash-2044  [002] d..1 10594.481033: _raw_spin_unlock <-get_page_from_freelist
3422               bash-2044  [002] d..1 10594.481033: sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
3423               bash-2044  [002] d... 10594.481033: get_pageblock_flags_group <-get_pageblock_migratetype
3424               bash-2044  [002] d... 10594.481034: __mod_zone_page_state <-get_page_from_freelist
3425               bash-2044  [002] d... 10594.481034: zone_statistics <-get_page_from_freelist
3426               bash-2044  [002] d... 10594.481034: __inc_zone_state <-zone_statistics
3427               bash-2044  [002] d... 10594.481034: __inc_zone_state <-zone_statistics
3428               bash-2044  [002] .... 10594.481035: arch_dup_task_struct <-copy_process
3429   [...]
3430
3431   # cat instances/foo/trace_pipe
3432               bash-1998  [000] d..4   136.676759: sched_wakeup: comm=kworker/0:1 pid=59 prio=120 success=1 target_cpu=000
3433               bash-1998  [000] dN.4   136.676760: sched_wakeup: comm=bash pid=1998 prio=120 success=1 target_cpu=000
3434             <idle>-0     [003] d.h3   136.676906: sched_wakeup: comm=rcu_preempt pid=9 prio=120 success=1 target_cpu=003
3435             <idle>-0     [003] d..3   136.676909: sched_switch: prev_comm=swapper/3 prev_pid=0 prev_prio=120 prev_state=R ==> next_comm=rcu_preempt next_pid=9 next_prio=120
3436        rcu_preempt-9     [003] d..3   136.676916: sched_switch: prev_comm=rcu_preempt prev_pid=9 prev_prio=120 prev_state=S ==> next_comm=swapper/3 next_pid=0 next_prio=120
3437               bash-1998  [000] d..4   136.677014: sched_wakeup: comm=kworker/0:1 pid=59 prio=120 success=1 target_cpu=000
3438               bash-1998  [000] dN.4   136.677016: sched_wakeup: comm=bash pid=1998 prio=120 success=1 target_cpu=000
3439               bash-1998  [000] d..3   136.677018: sched_switch: prev_comm=bash prev_pid=1998 prev_prio=120 prev_state=R+ ==> next_comm=kworker/0:1 next_pid=59 next_prio=120
3440        kworker/0:1-59    [000] d..4   136.677022: sched_wakeup: comm=sshd pid=1995 prio=120 success=1 target_cpu=001
3441        kworker/0:1-59    [000] d..3   136.677025: sched_switch: prev_comm=kworker/0:1 prev_pid=59 prev_prio=120 prev_state=S ==> next_comm=bash next_pid=1998 next_prio=120
3442   [...]
3443
3444   # cat instances/bar/trace_pipe
3445        migration/1-14    [001] d.h3   138.732674: softirq_raise: vec=3 [action=NET_RX]
3446             <idle>-0     [001] dNh3   138.732725: softirq_raise: vec=3 [action=NET_RX]
3447               bash-1998  [000] d.h1   138.733101: softirq_raise: vec=1 [action=TIMER]
3448               bash-1998  [000] d.h1   138.733102: softirq_raise: vec=9 [action=RCU]
3449               bash-1998  [000] ..s2   138.733105: softirq_entry: vec=1 [action=TIMER]
3450               bash-1998  [000] ..s2   138.733106: softirq_exit: vec=1 [action=TIMER]
3451               bash-1998  [000] ..s2   138.733106: softirq_entry: vec=9 [action=RCU]
3452               bash-1998  [000] ..s2   138.733109: softirq_exit: vec=9 [action=RCU]
3453               sshd-1995  [001] d.h1   138.733278: irq_handler_entry: irq=21 name=uhci_hcd:usb4
3454               sshd-1995  [001] d.h1   138.733280: irq_handler_exit: irq=21 ret=unhandled
3455               sshd-1995  [001] d.h1   138.733281: irq_handler_entry: irq=21 name=eth0
3456               sshd-1995  [001] d.h1   138.733283: irq_handler_exit: irq=21 ret=handled
3457   [...]
3458
3459   # cat instances/zoot/trace
3460   # tracer: nop
3461   #
3462   # entries-in-buffer/entries-written: 18996/18996   #P:4
3463   #
3464   #                              _-----=> irqs-off
3465   #                             / _----=> need-resched
3466   #                            | / _---=> hardirq/softirq
3467   #                            || / _--=> preempt-depth
3468   #                            ||| /     delay
3469   #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
3470   #              | |       |   ||||       |         |
3471               bash-1998  [000] d...   140.733501: sys_write -> 0x2
3472               bash-1998  [000] d...   140.733504: sys_dup2(oldfd: a, newfd: 1)
3473               bash-1998  [000] d...   140.733506: sys_dup2 -> 0x1
3474               bash-1998  [000] d...   140.733508: sys_fcntl(fd: a, cmd: 1, arg: 0)
3475               bash-1998  [000] d...   140.733509: sys_fcntl -> 0x1
3476               bash-1998  [000] d...   140.733510: sys_close(fd: a)
3477               bash-1998  [000] d...   140.733510: sys_close -> 0x0
3478               bash-1998  [000] d...   140.733514: sys_rt_sigprocmask(how: 0, nset: 0, oset: 6e2768, sigsetsize: 8)
3479               bash-1998  [000] d...   140.733515: sys_rt_sigprocmask -> 0x0
3480               bash-1998  [000] d...   140.733516: sys_rt_sigaction(sig: 2, act: 7fff718846f0, oact: 7fff71884650, sigsetsize: 8)
3481               bash-1998  [000] d...   140.733516: sys_rt_sigaction -> 0x0
3482
3483 You can see that the trace of the top most trace buffer shows only
3484 the function tracing. The foo instance displays wakeups and task
3485 switches.
3486
3487 To remove the instances, simply delete their directories:
3488 ::
3489
3490   # rmdir instances/foo
3491   # rmdir instances/bar
3492   # rmdir instances/zoot
3493
3494 Note, if a process has a trace file open in one of the instance
3495 directories, the rmdir will fail with EBUSY.
3496
3497
3498 Stack trace
3499 -----------
3500 Since the kernel has a fixed sized stack, it is important not to
3501 waste it in functions. A kernel developer must be conscience of
3502 what they allocate on the stack. If they add too much, the system
3503 can be in danger of a stack overflow, and corruption will occur,
3504 usually leading to a system panic.
3505
3506 There are some tools that check this, usually with interrupts
3507 periodically checking usage. But if you can perform a check
3508 at every function call that will become very useful. As ftrace provides
3509 a function tracer, it makes it convenient to check the stack size
3510 at every function call. This is enabled via the stack tracer.
3511
3512 CONFIG_STACK_TRACER enables the ftrace stack tracing functionality.
3513 To enable it, write a '1' into /proc/sys/kernel/stack_tracer_enabled.
3514 ::
3515
3516  # echo 1 > /proc/sys/kernel/stack_tracer_enabled
3517
3518 You can also enable it from the kernel command line to trace
3519 the stack size of the kernel during boot up, by adding "stacktrace"
3520 to the kernel command line parameter.
3521
3522 After running it for a few minutes, the output looks like:
3523 ::
3524
3525   # cat stack_max_size
3526   2928
3527
3528   # cat stack_trace
3529           Depth    Size   Location    (18 entries)
3530           -----    ----   --------
3531     0)     2928     224   update_sd_lb_stats+0xbc/0x4ac
3532     1)     2704     160   find_busiest_group+0x31/0x1f1
3533     2)     2544     256   load_balance+0xd9/0x662
3534     3)     2288      80   idle_balance+0xbb/0x130
3535     4)     2208     128   __schedule+0x26e/0x5b9
3536     5)     2080      16   schedule+0x64/0x66
3537     6)     2064     128   schedule_timeout+0x34/0xe0
3538     7)     1936     112   wait_for_common+0x97/0xf1
3539     8)     1824      16   wait_for_completion+0x1d/0x1f
3540     9)     1808     128   flush_work+0xfe/0x119
3541    10)     1680      16   tty_flush_to_ldisc+0x1e/0x20
3542    11)     1664      48   input_available_p+0x1d/0x5c
3543    12)     1616      48   n_tty_poll+0x6d/0x134
3544    13)     1568      64   tty_poll+0x64/0x7f
3545    14)     1504     880   do_select+0x31e/0x511
3546    15)      624     400   core_sys_select+0x177/0x216
3547    16)      224      96   sys_select+0x91/0xb9
3548    17)      128     128   system_call_fastpath+0x16/0x1b
3549
3550 Note, if -mfentry is being used by gcc, functions get traced before
3551 they set up the stack frame. This means that leaf level functions
3552 are not tested by the stack tracer when -mfentry is used.
3553
3554 Currently, -mfentry is used by gcc 4.6.0 and above on x86 only.
3555
3556 More
3557 ----
3558 More details can be found in the source code, in the `kernel/trace/*.c` files.