Linux 6.9-rc1
[linux-2.6-microblaze.git] / Documentation / trace / kprobes.rst
1 =======================
2 Kernel Probes (Kprobes)
3 =======================
4
5 :Author: Jim Keniston <jkenisto@us.ibm.com>
6 :Author: Prasanna S Panchamukhi <prasanna.panchamukhi@gmail.com>
7 :Author: Masami Hiramatsu <mhiramat@kernel.org>
8
9 .. CONTENTS
10
11   1. Concepts: Kprobes, and Return Probes
12   2. Architectures Supported
13   3. Configuring Kprobes
14   4. API Reference
15   5. Kprobes Features and Limitations
16   6. Probe Overhead
17   7. TODO
18   8. Kprobes Example
19   9. Kretprobes Example
20   10. Deprecated Features
21   Appendix A: The kprobes debugfs interface
22   Appendix B: The kprobes sysctl interface
23   Appendix C: References
24
25 Concepts: Kprobes and Return Probes
26 =========================================
27
28 Kprobes enables you to dynamically break into any kernel routine and
29 collect debugging and performance information non-disruptively. You
30 can trap at almost any kernel code address [1]_, specifying a handler
31 routine to be invoked when the breakpoint is hit.
32
33 .. [1] some parts of the kernel code can not be trapped, see
34        :ref:`kprobes_blacklist`)
35
36 There are currently two types of probes: kprobes, and kretprobes
37 (also called return probes).  A kprobe can be inserted on virtually
38 any instruction in the kernel.  A return probe fires when a specified
39 function returns.
40
41 In the typical case, Kprobes-based instrumentation is packaged as
42 a kernel module.  The module's init function installs ("registers")
43 one or more probes, and the exit function unregisters them.  A
44 registration function such as register_kprobe() specifies where
45 the probe is to be inserted and what handler is to be called when
46 the probe is hit.
47
48 There are also ``register_/unregister_*probes()`` functions for batch
49 registration/unregistration of a group of ``*probes``. These functions
50 can speed up unregistration process when you have to unregister
51 a lot of probes at once.
52
53 The next four subsections explain how the different types of
54 probes work and how jump optimization works.  They explain certain
55 things that you'll need to know in order to make the best use of
56 Kprobes -- e.g., the difference between a pre_handler and
57 a post_handler, and how to use the maxactive and nmissed fields of
58 a kretprobe.  But if you're in a hurry to start using Kprobes, you
59 can skip ahead to :ref:`kprobes_archs_supported`.
60
61 How Does a Kprobe Work?
62 -----------------------
63
64 When a kprobe is registered, Kprobes makes a copy of the probed
65 instruction and replaces the first byte(s) of the probed instruction
66 with a breakpoint instruction (e.g., int3 on i386 and x86_64).
67
68 When a CPU hits the breakpoint instruction, a trap occurs, the CPU's
69 registers are saved, and control passes to Kprobes via the
70 notifier_call_chain mechanism.  Kprobes executes the "pre_handler"
71 associated with the kprobe, passing the handler the addresses of the
72 kprobe struct and the saved registers.
73
74 Next, Kprobes single-steps its copy of the probed instruction.
75 (It would be simpler to single-step the actual instruction in place,
76 but then Kprobes would have to temporarily remove the breakpoint
77 instruction.  This would open a small time window when another CPU
78 could sail right past the probepoint.)
79
80 After the instruction is single-stepped, Kprobes executes the
81 "post_handler," if any, that is associated with the kprobe.
82 Execution then continues with the instruction following the probepoint.
83
84 Changing Execution Path
85 -----------------------
86
87 Since kprobes can probe into a running kernel code, it can change the
88 register set, including instruction pointer. This operation requires
89 maximum care, such as keeping the stack frame, recovering the execution
90 path etc. Since it operates on a running kernel and needs deep knowledge
91 of computer architecture and concurrent computing, you can easily shoot
92 your foot.
93
94 If you change the instruction pointer (and set up other related
95 registers) in pre_handler, you must return !0 so that kprobes stops
96 single stepping and just returns to the given address.
97 This also means post_handler should not be called anymore.
98
99 Note that this operation may be harder on some architectures which use
100 TOC (Table of Contents) for function call, since you have to setup a new
101 TOC for your function in your module, and recover the old one after
102 returning from it.
103
104 Return Probes
105 -------------
106
107 How Does a Return Probe Work?
108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
109
110 When you call register_kretprobe(), Kprobes establishes a kprobe at
111 the entry to the function.  When the probed function is called and this
112 probe is hit, Kprobes saves a copy of the return address, and replaces
113 the return address with the address of a "trampoline."  The trampoline
114 is an arbitrary piece of code -- typically just a nop instruction.
115 At boot time, Kprobes registers a kprobe at the trampoline.
116
117 When the probed function executes its return instruction, control
118 passes to the trampoline and that probe is hit.  Kprobes' trampoline
119 handler calls the user-specified return handler associated with the
120 kretprobe, then sets the saved instruction pointer to the saved return
121 address, and that's where execution resumes upon return from the trap.
122
123 While the probed function is executing, its return address is
124 stored in an object of type kretprobe_instance.  Before calling
125 register_kretprobe(), the user sets the maxactive field of the
126 kretprobe struct to specify how many instances of the specified
127 function can be probed simultaneously.  register_kretprobe()
128 pre-allocates the indicated number of kretprobe_instance objects.
129
130 For example, if the function is non-recursive and is called with a
131 spinlock held, maxactive = 1 should be enough.  If the function is
132 non-recursive and can never relinquish the CPU (e.g., via a semaphore
133 or preemption), NR_CPUS should be enough.  If maxactive <= 0, it is
134 set to a default value: max(10, 2*NR_CPUS).
135
136 It's not a disaster if you set maxactive too low; you'll just miss
137 some probes.  In the kretprobe struct, the nmissed field is set to
138 zero when the return probe is registered, and is incremented every
139 time the probed function is entered but there is no kretprobe_instance
140 object available for establishing the return probe.
141
142 Kretprobe entry-handler
143 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
144
145 Kretprobes also provides an optional user-specified handler which runs
146 on function entry. This handler is specified by setting the entry_handler
147 field of the kretprobe struct. Whenever the kprobe placed by kretprobe at the
148 function entry is hit, the user-defined entry_handler, if any, is invoked.
149 If the entry_handler returns 0 (success) then a corresponding return handler
150 is guaranteed to be called upon function return. If the entry_handler
151 returns a non-zero error then Kprobes leaves the return address as is, and
152 the kretprobe has no further effect for that particular function instance.
153
154 Multiple entry and return handler invocations are matched using the unique
155 kretprobe_instance object associated with them. Additionally, a user
156 may also specify per return-instance private data to be part of each
157 kretprobe_instance object. This is especially useful when sharing private
158 data between corresponding user entry and return handlers. The size of each
159 private data object can be specified at kretprobe registration time by
160 setting the data_size field of the kretprobe struct. This data can be
161 accessed through the data field of each kretprobe_instance object.
162
163 In case probed function is entered but there is no kretprobe_instance
164 object available, then in addition to incrementing the nmissed count,
165 the user entry_handler invocation is also skipped.
166
167 .. _kprobes_jump_optimization:
168
169 How Does Jump Optimization Work?
170 --------------------------------
171
172 If your kernel is built with CONFIG_OPTPROBES=y (currently this flag
173 is automatically set 'y' on x86/x86-64, non-preemptive kernel) and
174 the "debug.kprobes_optimization" kernel parameter is set to 1 (see
175 sysctl(8)), Kprobes tries to reduce probe-hit overhead by using a jump
176 instruction instead of a breakpoint instruction at each probepoint.
177
178 Init a Kprobe
179 ^^^^^^^^^^^^^
180
181 When a probe is registered, before attempting this optimization,
182 Kprobes inserts an ordinary, breakpoint-based kprobe at the specified
183 address. So, even if it's not possible to optimize this particular
184 probepoint, there'll be a probe there.
185
186 Safety Check
187 ^^^^^^^^^^^^
188
189 Before optimizing a probe, Kprobes performs the following safety checks:
190
191 - Kprobes verifies that the region that will be replaced by the jump
192   instruction (the "optimized region") lies entirely within one function.
193   (A jump instruction is multiple bytes, and so may overlay multiple
194   instructions.)
195
196 - Kprobes analyzes the entire function and verifies that there is no
197   jump into the optimized region.  Specifically:
198
199   - the function contains no indirect jump;
200   - the function contains no instruction that causes an exception (since
201     the fixup code triggered by the exception could jump back into the
202     optimized region -- Kprobes checks the exception tables to verify this);
203   - there is no near jump to the optimized region (other than to the first
204     byte).
205
206 - For each instruction in the optimized region, Kprobes verifies that
207   the instruction can be executed out of line.
208
209 Preparing Detour Buffer
210 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
211
212 Next, Kprobes prepares a "detour" buffer, which contains the following
213 instruction sequence:
214
215 - code to push the CPU's registers (emulating a breakpoint trap)
216 - a call to the trampoline code which calls user's probe handlers.
217 - code to restore registers
218 - the instructions from the optimized region
219 - a jump back to the original execution path.
220
221 Pre-optimization
222 ^^^^^^^^^^^^^^^^
223
224 After preparing the detour buffer, Kprobes verifies that none of the
225 following situations exist:
226
227 - The probe has a post_handler.
228 - Other instructions in the optimized region are probed.
229 - The probe is disabled.
230
231 In any of the above cases, Kprobes won't start optimizing the probe.
232 Since these are temporary situations, Kprobes tries to start
233 optimizing it again if the situation is changed.
234
235 If the kprobe can be optimized, Kprobes enqueues the kprobe to an
236 optimizing list, and kicks the kprobe-optimizer workqueue to optimize
237 it.  If the to-be-optimized probepoint is hit before being optimized,
238 Kprobes returns control to the original instruction path by setting
239 the CPU's instruction pointer to the copied code in the detour buffer
240 -- thus at least avoiding the single-step.
241
242 Optimization
243 ^^^^^^^^^^^^
244
245 The Kprobe-optimizer doesn't insert the jump instruction immediately;
246 rather, it calls synchronize_rcu() for safety first, because it's
247 possible for a CPU to be interrupted in the middle of executing the
248 optimized region [3]_.  As you know, synchronize_rcu() can ensure
249 that all interruptions that were active when synchronize_rcu()
250 was called are done, but only if CONFIG_PREEMPT=n.  So, this version
251 of kprobe optimization supports only kernels with CONFIG_PREEMPT=n [4]_.
252
253 After that, the Kprobe-optimizer calls stop_machine() to replace
254 the optimized region with a jump instruction to the detour buffer,
255 using text_poke_smp().
256
257 Unoptimization
258 ^^^^^^^^^^^^^^
259
260 When an optimized kprobe is unregistered, disabled, or blocked by
261 another kprobe, it will be unoptimized.  If this happens before
262 the optimization is complete, the kprobe is just dequeued from the
263 optimized list.  If the optimization has been done, the jump is
264 replaced with the original code (except for an int3 breakpoint in
265 the first byte) by using text_poke_smp().
266
267 .. [3] Please imagine that the 2nd instruction is interrupted and then
268    the optimizer replaces the 2nd instruction with the jump *address*
269    while the interrupt handler is running. When the interrupt
270    returns to original address, there is no valid instruction,
271    and it causes an unexpected result.
272
273 .. [4] This optimization-safety checking may be replaced with the
274    stop-machine method that ksplice uses for supporting a CONFIG_PREEMPT=y
275    kernel.
276
277 NOTE for geeks:
278 The jump optimization changes the kprobe's pre_handler behavior.
279 Without optimization, the pre_handler can change the kernel's execution
280 path by changing regs->ip and returning 1.  However, when the probe
281 is optimized, that modification is ignored.  Thus, if you want to
282 tweak the kernel's execution path, you need to suppress optimization,
283 using one of the following techniques:
284
285 - Specify an empty function for the kprobe's post_handler.
286
287 or
288
289 - Execute 'sysctl -w debug.kprobes_optimization=n'
290
291 .. _kprobes_blacklist:
292
293 Blacklist
294 ---------
295
296 Kprobes can probe most of the kernel except itself. This means
297 that there are some functions where kprobes cannot probe. Probing
298 (trapping) such functions can cause a recursive trap (e.g. double
299 fault) or the nested probe handler may never be called.
300 Kprobes manages such functions as a blacklist.
301 If you want to add a function into the blacklist, you just need
302 to (1) include linux/kprobes.h and (2) use NOKPROBE_SYMBOL() macro
303 to specify a blacklisted function.
304 Kprobes checks the given probe address against the blacklist and
305 rejects registering it, if the given address is in the blacklist.
306
307 .. _kprobes_archs_supported:
308
309 Architectures Supported
310 =======================
311
312 Kprobes and return probes are implemented on the following
313 architectures:
314
315 - i386 (Supports jump optimization)
316 - x86_64 (AMD-64, EM64T) (Supports jump optimization)
317 - ppc64
318 - sparc64 (Return probes not yet implemented.)
319 - arm
320 - ppc
321 - mips
322 - s390
323 - parisc
324 - loongarch
325
326 Configuring Kprobes
327 ===================
328
329 When configuring the kernel using make menuconfig/xconfig/oldconfig,
330 ensure that CONFIG_KPROBES is set to "y", look for "Kprobes" under
331 "General architecture-dependent options".
332
333 So that you can load and unload Kprobes-based instrumentation modules,
334 make sure "Loadable module support" (CONFIG_MODULES) and "Module
335 unloading" (CONFIG_MODULE_UNLOAD) are set to "y".
336
337 Also make sure that CONFIG_KALLSYMS and perhaps even CONFIG_KALLSYMS_ALL
338 are set to "y", since kallsyms_lookup_name() is used by the in-kernel
339 kprobe address resolution code.
340
341 If you need to insert a probe in the middle of a function, you may find
342 it useful to "Compile the kernel with debug info" (CONFIG_DEBUG_INFO),
343 so you can use "objdump -d -l vmlinux" to see the source-to-object
344 code mapping.
345
346 API Reference
347 =============
348
349 The Kprobes API includes a "register" function and an "unregister"
350 function for each type of probe. The API also includes "register_*probes"
351 and "unregister_*probes" functions for (un)registering arrays of probes.
352 Here are terse, mini-man-page specifications for these functions and
353 the associated probe handlers that you'll write. See the files in the
354 samples/kprobes/ sub-directory for examples.
355
356 register_kprobe
357 ---------------
358
359 ::
360
361         #include <linux/kprobes.h>
362         int register_kprobe(struct kprobe *kp);
363
364 Sets a breakpoint at the address kp->addr.  When the breakpoint is hit, Kprobes
365 calls kp->pre_handler.  After the probed instruction is single-stepped, Kprobe
366 calls kp->post_handler.  Any or all handlers can be NULL. If kp->flags is set
367 KPROBE_FLAG_DISABLED, that kp will be registered but disabled, so, its handlers
368 aren't hit until calling enable_kprobe(kp).
369
370 .. note::
371
372    1. With the introduction of the "symbol_name" field to struct kprobe,
373       the probepoint address resolution will now be taken care of by the kernel.
374       The following will now work::
375
376         kp.symbol_name = "symbol_name";
377
378       (64-bit powerpc intricacies such as function descriptors are handled
379       transparently)
380
381    2. Use the "offset" field of struct kprobe if the offset into the symbol
382       to install a probepoint is known. This field is used to calculate the
383       probepoint.
384
385    3. Specify either the kprobe "symbol_name" OR the "addr". If both are
386       specified, kprobe registration will fail with -EINVAL.
387
388    4. With CISC architectures (such as i386 and x86_64), the kprobes code
389       does not validate if the kprobe.addr is at an instruction boundary.
390       Use "offset" with caution.
391
392 register_kprobe() returns 0 on success, or a negative errno otherwise.
393
394 User's pre-handler (kp->pre_handler)::
395
396         #include <linux/kprobes.h>
397         #include <linux/ptrace.h>
398         int pre_handler(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs);
399
400 Called with p pointing to the kprobe associated with the breakpoint,
401 and regs pointing to the struct containing the registers saved when
402 the breakpoint was hit.  Return 0 here unless you're a Kprobes geek.
403
404 User's post-handler (kp->post_handler)::
405
406         #include <linux/kprobes.h>
407         #include <linux/ptrace.h>
408         void post_handler(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs,
409                           unsigned long flags);
410
411 p and regs are as described for the pre_handler.  flags always seems
412 to be zero.
413
414 register_kretprobe
415 ------------------
416
417 ::
418
419         #include <linux/kprobes.h>
420         int register_kretprobe(struct kretprobe *rp);
421
422 Establishes a return probe for the function whose address is
423 rp->kp.addr.  When that function returns, Kprobes calls rp->handler.
424 You must set rp->maxactive appropriately before you call
425 register_kretprobe(); see "How Does a Return Probe Work?" for details.
426
427 register_kretprobe() returns 0 on success, or a negative errno
428 otherwise.
429
430 User's return-probe handler (rp->handler)::
431
432         #include <linux/kprobes.h>
433         #include <linux/ptrace.h>
434         int kretprobe_handler(struct kretprobe_instance *ri,
435                               struct pt_regs *regs);
436
437 regs is as described for kprobe.pre_handler.  ri points to the
438 kretprobe_instance object, of which the following fields may be
439 of interest:
440
441 - ret_addr: the return address
442 - rp: points to the corresponding kretprobe object
443 - task: points to the corresponding task struct
444 - data: points to per return-instance private data; see "Kretprobe
445         entry-handler" for details.
446
447 The regs_return_value(regs) macro provides a simple abstraction to
448 extract the return value from the appropriate register as defined by
449 the architecture's ABI.
450
451 The handler's return value is currently ignored.
452
453 unregister_*probe
454 ------------------
455
456 ::
457
458         #include <linux/kprobes.h>
459         void unregister_kprobe(struct kprobe *kp);
460         void unregister_kretprobe(struct kretprobe *rp);
461
462 Removes the specified probe.  The unregister function can be called
463 at any time after the probe has been registered.
464
465 .. note::
466
467    If the functions find an incorrect probe (ex. an unregistered probe),
468    they clear the addr field of the probe.
469
470 register_*probes
471 ----------------
472
473 ::
474
475         #include <linux/kprobes.h>
476         int register_kprobes(struct kprobe **kps, int num);
477         int register_kretprobes(struct kretprobe **rps, int num);
478
479 Registers each of the num probes in the specified array.  If any
480 error occurs during registration, all probes in the array, up to
481 the bad probe, are safely unregistered before the register_*probes
482 function returns.
483
484 - kps/rps: an array of pointers to ``*probe`` data structures
485 - num: the number of the array entries.
486
487 .. note::
488
489    You have to allocate(or define) an array of pointers and set all
490    of the array entries before using these functions.
491
492 unregister_*probes
493 ------------------
494
495 ::
496
497         #include <linux/kprobes.h>
498         void unregister_kprobes(struct kprobe **kps, int num);
499         void unregister_kretprobes(struct kretprobe **rps, int num);
500
501 Removes each of the num probes in the specified array at once.
502
503 .. note::
504
505    If the functions find some incorrect probes (ex. unregistered
506    probes) in the specified array, they clear the addr field of those
507    incorrect probes. However, other probes in the array are
508    unregistered correctly.
509
510 disable_*probe
511 --------------
512
513 ::
514
515         #include <linux/kprobes.h>
516         int disable_kprobe(struct kprobe *kp);
517         int disable_kretprobe(struct kretprobe *rp);
518
519 Temporarily disables the specified ``*probe``. You can enable it again by using
520 enable_*probe(). You must specify the probe which has been registered.
521
522 enable_*probe
523 -------------
524
525 ::
526
527         #include <linux/kprobes.h>
528         int enable_kprobe(struct kprobe *kp);
529         int enable_kretprobe(struct kretprobe *rp);
530
531 Enables ``*probe`` which has been disabled by disable_*probe(). You must specify
532 the probe which has been registered.
533
534 Kprobes Features and Limitations
535 ================================
536
537 Kprobes allows multiple probes at the same address. Also,
538 a probepoint for which there is a post_handler cannot be optimized.
539 So if you install a kprobe with a post_handler, at an optimized
540 probepoint, the probepoint will be unoptimized automatically.
541
542 In general, you can install a probe anywhere in the kernel.
543 In particular, you can probe interrupt handlers.  Known exceptions
544 are discussed in this section.
545
546 The register_*probe functions will return -EINVAL if you attempt
547 to install a probe in the code that implements Kprobes (mostly
548 kernel/kprobes.c and ``arch/*/kernel/kprobes.c``, but also functions such
549 as do_page_fault and notifier_call_chain).
550
551 If you install a probe in an inline-able function, Kprobes makes
552 no attempt to chase down all inline instances of the function and
553 install probes there.  gcc may inline a function without being asked,
554 so keep this in mind if you're not seeing the probe hits you expect.
555
556 A probe handler can modify the environment of the probed function
557 -- e.g., by modifying kernel data structures, or by modifying the
558 contents of the pt_regs struct (which are restored to the registers
559 upon return from the breakpoint).  So Kprobes can be used, for example,
560 to install a bug fix or to inject faults for testing.  Kprobes, of
561 course, has no way to distinguish the deliberately injected faults
562 from the accidental ones.  Don't drink and probe.
563
564 Kprobes makes no attempt to prevent probe handlers from stepping on
565 each other -- e.g., probing printk() and then calling printk() from a
566 probe handler.  If a probe handler hits a probe, that second probe's
567 handlers won't be run in that instance, and the kprobe.nmissed member
568 of the second probe will be incremented.
569
570 As of Linux v2.6.15-rc1, multiple handlers (or multiple instances of
571 the same handler) may run concurrently on different CPUs.
572
573 Kprobes does not use mutexes or allocate memory except during
574 registration and unregistration.
575
576 Probe handlers are run with preemption disabled or interrupt disabled,
577 which depends on the architecture and optimization state.  (e.g.,
578 kretprobe handlers and optimized kprobe handlers run without interrupt
579 disabled on x86/x86-64).  In any case, your handler should not yield
580 the CPU (e.g., by attempting to acquire a semaphore, or waiting I/O).
581
582 Since a return probe is implemented by replacing the return
583 address with the trampoline's address, stack backtraces and calls
584 to __builtin_return_address() will typically yield the trampoline's
585 address instead of the real return address for kretprobed functions.
586 (As far as we can tell, __builtin_return_address() is used only
587 for instrumentation and error reporting.)
588
589 If the number of times a function is called does not match the number
590 of times it returns, registering a return probe on that function may
591 produce undesirable results. In such a case, a line:
592 kretprobe BUG!: Processing kretprobe d000000000041aa8 @ c00000000004f48c
593 gets printed. With this information, one will be able to correlate the
594 exact instance of the kretprobe that caused the problem. We have the
595 do_exit() case covered. do_execve() and do_fork() are not an issue.
596 We're unaware of other specific cases where this could be a problem.
597
598 If, upon entry to or exit from a function, the CPU is running on
599 a stack other than that of the current task, registering a return
600 probe on that function may produce undesirable results.  For this
601 reason, Kprobes doesn't support return probes (or kprobes)
602 on the x86_64 version of __switch_to(); the registration functions
603 return -EINVAL.
604
605 On x86/x86-64, since the Jump Optimization of Kprobes modifies
606 instructions widely, there are some limitations to optimization. To
607 explain it, we introduce some terminology. Imagine a 3-instruction
608 sequence consisting of a two 2-byte instructions and one 3-byte
609 instruction.
610
611 ::
612
613                 IA
614                 |
615         [-2][-1][0][1][2][3][4][5][6][7]
616                 [ins1][ins2][  ins3 ]
617                 [<-     DCR       ->]
618                 [<- JTPR ->]
619
620         ins1: 1st Instruction
621         ins2: 2nd Instruction
622         ins3: 3rd Instruction
623         IA:  Insertion Address
624         JTPR: Jump Target Prohibition Region
625         DCR: Detoured Code Region
626
627 The instructions in DCR are copied to the out-of-line buffer
628 of the kprobe, because the bytes in DCR are replaced by
629 a 5-byte jump instruction. So there are several limitations.
630
631 a) The instructions in DCR must be relocatable.
632 b) The instructions in DCR must not include a call instruction.
633 c) JTPR must not be targeted by any jump or call instruction.
634 d) DCR must not straddle the border between functions.
635
636 Anyway, these limitations are checked by the in-kernel instruction
637 decoder, so you don't need to worry about that.
638
639 Probe Overhead
640 ==============
641
642 On a typical CPU in use in 2005, a kprobe hit takes 0.5 to 1.0
643 microseconds to process.  Specifically, a benchmark that hits the same
644 probepoint repeatedly, firing a simple handler each time, reports 1-2
645 million hits per second, depending on the architecture.  A return-probe
646 hit typically takes 50-75% longer than a kprobe hit.
647 When you have a return probe set on a function, adding a kprobe at
648 the entry to that function adds essentially no overhead.
649
650 Here are sample overhead figures (in usec) for different architectures::
651
652   k = kprobe; r = return probe; kr = kprobe + return probe
653   on same function
654
655   i386: Intel Pentium M, 1495 MHz, 2957.31 bogomips
656   k = 0.57 usec; r = 0.92; kr = 0.99
657
658   x86_64: AMD Opteron 246, 1994 MHz, 3971.48 bogomips
659   k = 0.49 usec; r = 0.80; kr = 0.82
660
661   ppc64: POWER5 (gr), 1656 MHz (SMT disabled, 1 virtual CPU per physical CPU)
662   k = 0.77 usec; r = 1.26; kr = 1.45
663
664 Optimized Probe Overhead
665 ------------------------
666
667 Typically, an optimized kprobe hit takes 0.07 to 0.1 microseconds to
668 process. Here are sample overhead figures (in usec) for x86 architectures::
669
670   k = unoptimized kprobe, b = boosted (single-step skipped), o = optimized kprobe,
671   r = unoptimized kretprobe, rb = boosted kretprobe, ro = optimized kretprobe.
672
673   i386: Intel(R) Xeon(R) E5410, 2.33GHz, 4656.90 bogomips
674   k = 0.80 usec; b = 0.33; o = 0.05; r = 1.10; rb = 0.61; ro = 0.33
675
676   x86-64: Intel(R) Xeon(R) E5410, 2.33GHz, 4656.90 bogomips
677   k = 0.99 usec; b = 0.43; o = 0.06; r = 1.24; rb = 0.68; ro = 0.30
678
679 TODO
680 ====
681
682 a. SystemTap (http://sourceware.org/systemtap): Provides a simplified
683    programming interface for probe-based instrumentation.  Try it out.
684 b. Kernel return probes for sparc64.
685 c. Support for other architectures.
686 d. User-space probes.
687 e. Watchpoint probes (which fire on data references).
688
689 Kprobes Example
690 ===============
691
692 See samples/kprobes/kprobe_example.c
693
694 Kretprobes Example
695 ==================
696
697 See samples/kprobes/kretprobe_example.c
698
699 Deprecated Features
700 ===================
701
702 Jprobes is now a deprecated feature. People who are depending on it should
703 migrate to other tracing features or use older kernels. Please consider to
704 migrate your tool to one of the following options:
705
706 - Use trace-event to trace target function with arguments.
707
708   trace-event is a low-overhead (and almost no visible overhead if it
709   is off) statically defined event interface. You can define new events
710   and trace it via ftrace or any other tracing tools.
711
712   See the following urls:
713
714     - https://lwn.net/Articles/379903/
715     - https://lwn.net/Articles/381064/
716     - https://lwn.net/Articles/383362/
717
718 - Use ftrace dynamic events (kprobe event) with perf-probe.
719
720   If you build your kernel with debug info (CONFIG_DEBUG_INFO=y), you can
721   find which register/stack is assigned to which local variable or arguments
722   by using perf-probe and set up new event to trace it.
723
724   See following documents:
725
726   - Documentation/trace/kprobetrace.rst
727   - Documentation/trace/events.rst
728   - tools/perf/Documentation/perf-probe.txt
729
730
731 The kprobes debugfs interface
732 =============================
733
734
735 With recent kernels (> 2.6.20) the list of registered kprobes is visible
736 under the /sys/kernel/debug/kprobes/ directory (assuming debugfs is mounted at //sys/kernel/debug).
737
738 /sys/kernel/debug/kprobes/list: Lists all registered probes on the system::
739
740         c015d71a  k  vfs_read+0x0
741         c03dedc5  r  tcp_v4_rcv+0x0
742
743 The first column provides the kernel address where the probe is inserted.
744 The second column identifies the type of probe (k - kprobe and r - kretprobe)
745 while the third column specifies the symbol+offset of the probe.
746 If the probed function belongs to a module, the module name is also
747 specified. Following columns show probe status. If the probe is on
748 a virtual address that is no longer valid (module init sections, module
749 virtual addresses that correspond to modules that've been unloaded),
750 such probes are marked with [GONE]. If the probe is temporarily disabled,
751 such probes are marked with [DISABLED]. If the probe is optimized, it is
752 marked with [OPTIMIZED]. If the probe is ftrace-based, it is marked with
753 [FTRACE].
754
755 /sys/kernel/debug/kprobes/enabled: Turn kprobes ON/OFF forcibly.
756
757 Provides a knob to globally and forcibly turn registered kprobes ON or OFF.
758 By default, all kprobes are enabled. By echoing "0" to this file, all
759 registered probes will be disarmed, till such time a "1" is echoed to this
760 file. Note that this knob just disarms and arms all kprobes and doesn't
761 change each probe's disabling state. This means that disabled kprobes (marked
762 [DISABLED]) will be not enabled if you turn ON all kprobes by this knob.
763
764
765 The kprobes sysctl interface
766 ============================
767
768 /proc/sys/debug/kprobes-optimization: Turn kprobes optimization ON/OFF.
769
770 When CONFIG_OPTPROBES=y, this sysctl interface appears and it provides
771 a knob to globally and forcibly turn jump optimization (see section
772 :ref:`kprobes_jump_optimization`) ON or OFF. By default, jump optimization
773 is allowed (ON). If you echo "0" to this file or set
774 "debug.kprobes_optimization" to 0 via sysctl, all optimized probes will be
775 unoptimized, and any new probes registered after that will not be optimized.
776
777 Note that this knob *changes* the optimized state. This means that optimized
778 probes (marked [OPTIMIZED]) will be unoptimized ([OPTIMIZED] tag will be
779 removed). If the knob is turned on, they will be optimized again.
780
781 References
782 ==========
783
784 For additional information on Kprobes, refer to the following URLs:
785
786 - https://lwn.net/Articles/132196/
787 - https://www.kernel.org/doc/ols/2006/ols2006v2-pages-109-124.pdf
788