Merge branch 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/viro/vfs
[cascardo/linux.git] / Documentation / trace / ftrace.txt
1                 ftrace - Function Tracer
2                 ========================
3
4 Copyright 2008 Red Hat Inc.
5    Author:   Steven Rostedt <srostedt@redhat.com>
6   License:   The GNU Free Documentation License, Version 1.2
7                (dual licensed under the GPL v2)
8 Reviewers:   Elias Oltmanns, Randy Dunlap, Andrew Morton,
9              John Kacur, and David Teigland.
10 Written for: 2.6.28-rc2
11 Updated for: 3.10
12
13 Introduction
14 ------------
15
16 Ftrace is an internal tracer designed to help out developers and
17 designers of systems to find what is going on inside the kernel.
18 It can be used for debugging or analyzing latencies and
19 performance issues that take place outside of user-space.
20
21 Although ftrace is typically considered the function tracer, it
22 is really a frame work of several assorted tracing utilities.
23 There's latency tracing to examine what occurs between interrupts
24 disabled and enabled, as well as for preemption and from a time
25 a task is woken to the task is actually scheduled in.
26
27 One of the most common uses of ftrace is the event tracing.
28 Through out the kernel is hundreds of static event points that
29 can be enabled via the debugfs file system to see what is
30 going on in certain parts of the kernel.
31
32
33 Implementation Details
34 ----------------------
35
36 See ftrace-design.txt for details for arch porters and such.
37
38
39 The File System
40 ---------------
41
42 Ftrace uses the debugfs file system to hold the control files as
43 well as the files to display output.
44
45 When debugfs is configured into the kernel (which selecting any ftrace
46 option will do) the directory /sys/kernel/debug will be created. To mount
47 this directory, you can add to your /etc/fstab file:
48
49  debugfs       /sys/kernel/debug          debugfs defaults        0       0
50
51 Or you can mount it at run time with:
52
53  mount -t debugfs nodev /sys/kernel/debug
54
55 For quicker access to that directory you may want to make a soft link to
56 it:
57
58  ln -s /sys/kernel/debug /debug
59
60 Any selected ftrace option will also create a directory called tracing
61 within the debugfs. The rest of the document will assume that you are in
62 the ftrace directory (cd /sys/kernel/debug/tracing) and will only concentrate
63 on the files within that directory and not distract from the content with
64 the extended "/sys/kernel/debug/tracing" path name.
65
66 That's it! (assuming that you have ftrace configured into your kernel)
67
68 After mounting debugfs, you can see a directory called
69 "tracing".  This directory contains the control and output files
70 of ftrace. Here is a list of some of the key files:
71
72
73  Note: all time values are in microseconds.
74
75   current_tracer:
76
77         This is used to set or display the current tracer
78         that is configured.
79
80   available_tracers:
81
82         This holds the different types of tracers that
83         have been compiled into the kernel. The
84         tracers listed here can be configured by
85         echoing their name into current_tracer.
86
87   tracing_on:
88
89         This sets or displays whether writing to the trace
90         ring buffer is enabled. Echo 0 into this file to disable
91         the tracer or 1 to enable it. Note, this only disables
92         writing to the ring buffer, the tracing overhead may
93         still be occurring.
94
95   trace:
96
97         This file holds the output of the trace in a human
98         readable format (described below).
99
100   trace_pipe:
101
102         The output is the same as the "trace" file but this
103         file is meant to be streamed with live tracing.
104         Reads from this file will block until new data is
105         retrieved.  Unlike the "trace" file, this file is a
106         consumer. This means reading from this file causes
107         sequential reads to display more current data. Once
108         data is read from this file, it is consumed, and
109         will not be read again with a sequential read. The
110         "trace" file is static, and if the tracer is not
111         adding more data, it will display the same
112         information every time it is read.
113
114   trace_options:
115
116         This file lets the user control the amount of data
117         that is displayed in one of the above output
118         files. Options also exist to modify how a tracer
119         or events work (stack traces, timestamps, etc).
120
121   options:
122
123         This is a directory that has a file for every available
124         trace option (also in trace_options). Options may also be set
125         or cleared by writing a "1" or "0" respectively into the
126         corresponding file with the option name.
127
128   tracing_max_latency:
129
130         Some of the tracers record the max latency.
131         For example, the time interrupts are disabled.
132         This time is saved in this file. The max trace
133         will also be stored, and displayed by "trace".
134         A new max trace will only be recorded if the
135         latency is greater than the value in this
136         file. (in microseconds)
137
138   tracing_thresh:
139
140         Some latency tracers will record a trace whenever the
141         latency is greater than the number in this file.
142         Only active when the file contains a number greater than 0.
143         (in microseconds)
144
145   buffer_size_kb:
146
147         This sets or displays the number of kilobytes each CPU
148         buffer holds. By default, the trace buffers are the same size
149         for each CPU. The displayed number is the size of the
150         CPU buffer and not total size of all buffers. The
151         trace buffers are allocated in pages (blocks of memory
152         that the kernel uses for allocation, usually 4 KB in size).
153         If the last page allocated has room for more bytes
154         than requested, the rest of the page will be used,
155         making the actual allocation bigger than requested.
156         ( Note, the size may not be a multiple of the page size
157           due to buffer management meta-data. )
158
159   buffer_total_size_kb:
160
161         This displays the total combined size of all the trace buffers.
162
163   free_buffer:
164
165         If a process is performing the tracing, and the ring buffer
166         should be shrunk "freed" when the process is finished, even
167         if it were to be killed by a signal, this file can be used
168         for that purpose. On close of this file, the ring buffer will
169         be resized to its minimum size. Having a process that is tracing
170         also open this file, when the process exits its file descriptor
171         for this file will be closed, and in doing so, the ring buffer
172         will be "freed".
173
174         It may also stop tracing if disable_on_free option is set.
175
176   tracing_cpumask:
177
178         This is a mask that lets the user only trace
179         on specified CPUs. The format is a hex string
180         representing the CPUs.
181
182   set_ftrace_filter:
183
184         When dynamic ftrace is configured in (see the
185         section below "dynamic ftrace"), the code is dynamically
186         modified (code text rewrite) to disable calling of the
187         function profiler (mcount). This lets tracing be configured
188         in with practically no overhead in performance.  This also
189         has a side effect of enabling or disabling specific functions
190         to be traced. Echoing names of functions into this file
191         will limit the trace to only those functions.
192
193         This interface also allows for commands to be used. See the
194         "Filter commands" section for more details.
195
196   set_ftrace_notrace:
197
198         This has an effect opposite to that of
199         set_ftrace_filter. Any function that is added here will not
200         be traced. If a function exists in both set_ftrace_filter
201         and set_ftrace_notrace, the function will _not_ be traced.
202
203   set_ftrace_pid:
204
205         Have the function tracer only trace a single thread.
206
207   set_graph_function:
208
209         Set a "trigger" function where tracing should start
210         with the function graph tracer (See the section
211         "dynamic ftrace" for more details).
212
213   available_filter_functions:
214
215         This lists the functions that ftrace
216         has processed and can trace. These are the function
217         names that you can pass to "set_ftrace_filter" or
218         "set_ftrace_notrace". (See the section "dynamic ftrace"
219         below for more details.)
220
221   enabled_functions:
222
223         This file is more for debugging ftrace, but can also be useful
224         in seeing if any function has a callback attached to it.
225         Not only does the trace infrastructure use ftrace function
226         trace utility, but other subsystems might too. This file
227         displays all functions that have a callback attached to them
228         as well as the number of callbacks that have been attached.
229         Note, a callback may also call multiple functions which will
230         not be listed in this count.
231
232         If the callback registered to be traced by a function with
233         the "save regs" attribute (thus even more overhead), a 'R'
234         will be displayed on the same line as the function that
235         is returning registers.
236
237         If the callback registered to be traced by a function with
238         the "ip modify" attribute (thus the regs->ip can be changed),
239         an 'I' will be displayed on the same line as the function that
240         can be overridden.
241
242   function_profile_enabled:
243
244         When set it will enable all functions with either the function
245         tracer, or if enabled, the function graph tracer. It will
246         keep a histogram of the number of functions that were called
247         and if run with the function graph tracer, it will also keep
248         track of the time spent in those functions. The histogram
249         content can be displayed in the files:
250
251         trace_stats/function<cpu> ( function0, function1, etc).
252
253   trace_stats:
254
255         A directory that holds different tracing stats.
256
257   kprobe_events:
258  
259         Enable dynamic trace points. See kprobetrace.txt.
260
261   kprobe_profile:
262
263         Dynamic trace points stats. See kprobetrace.txt.
264
265   max_graph_depth:
266
267         Used with the function graph tracer. This is the max depth
268         it will trace into a function. Setting this to a value of
269         one will show only the first kernel function that is called
270         from user space.
271
272   printk_formats:
273
274         This is for tools that read the raw format files. If an event in
275         the ring buffer references a string (currently only trace_printk()
276         does this), only a pointer to the string is recorded into the buffer
277         and not the string itself. This prevents tools from knowing what
278         that string was. This file displays the string and address for
279         the string allowing tools to map the pointers to what the
280         strings were.
281
282   saved_cmdlines:
283
284         Only the pid of the task is recorded in a trace event unless
285         the event specifically saves the task comm as well. Ftrace
286         makes a cache of pid mappings to comms to try to display
287         comms for events. If a pid for a comm is not listed, then
288         "<...>" is displayed in the output.
289
290   snapshot:
291
292         This displays the "snapshot" buffer and also lets the user
293         take a snapshot of the current running trace.
294         See the "Snapshot" section below for more details.
295
296   stack_max_size:
297
298         When the stack tracer is activated, this will display the
299         maximum stack size it has encountered.
300         See the "Stack Trace" section below.
301
302   stack_trace:
303
304         This displays the stack back trace of the largest stack
305         that was encountered when the stack tracer is activated.
306         See the "Stack Trace" section below.
307
308   stack_trace_filter:
309
310         This is similar to "set_ftrace_filter" but it limits what
311         functions the stack tracer will check.
312
313   trace_clock:
314
315         Whenever an event is recorded into the ring buffer, a
316         "timestamp" is added. This stamp comes from a specified
317         clock. By default, ftrace uses the "local" clock. This
318         clock is very fast and strictly per cpu, but on some
319         systems it may not be monotonic with respect to other
320         CPUs. In other words, the local clocks may not be in sync
321         with local clocks on other CPUs.
322
323         Usual clocks for tracing:
324
325           # cat trace_clock
326           [local] global counter x86-tsc
327
328           local: Default clock, but may not be in sync across CPUs
329
330           global: This clock is in sync with all CPUs but may
331                   be a bit slower than the local clock.
332
333           counter: This is not a clock at all, but literally an atomic
334                    counter. It counts up one by one, but is in sync
335                    with all CPUs. This is useful when you need to
336                    know exactly the order events occurred with respect to
337                    each other on different CPUs.
338
339           uptime: This uses the jiffies counter and the time stamp
340                   is relative to the time since boot up.
341
342           perf: This makes ftrace use the same clock that perf uses.
343                 Eventually perf will be able to read ftrace buffers
344                 and this will help out in interleaving the data.
345
346           x86-tsc: Architectures may define their own clocks. For
347                    example, x86 uses its own TSC cycle clock here.
348
349           ppc-tb: This uses the powerpc timebase register value.
350                   This is in sync across CPUs and can also be used
351                   to correlate events across hypervisor/guest if
352                   tb_offset is known.
353
354         To set a clock, simply echo the clock name into this file.
355
356           echo global > trace_clock
357
358   trace_marker:
359
360         This is a very useful file for synchronizing user space
361         with events happening in the kernel. Writing strings into
362         this file will be written into the ftrace buffer.
363
364         It is useful in applications to open this file at the start
365         of the application and just reference the file descriptor
366         for the file.
367
368         void trace_write(const char *fmt, ...)
369         {
370                 va_list ap;
371                 char buf[256];
372                 int n;
373
374                 if (trace_fd < 0)
375                         return;
376
377                 va_start(ap, fmt);
378                 n = vsnprintf(buf, 256, fmt, ap);
379                 va_end(ap);
380
381                 write(trace_fd, buf, n);
382         }
383
384         start:
385
386                 trace_fd = open("trace_marker", WR_ONLY);
387
388   uprobe_events:
389  
390         Add dynamic tracepoints in programs.
391         See uprobetracer.txt
392
393   uprobe_profile:
394
395         Uprobe statistics. See uprobetrace.txt
396
397   instances:
398
399         This is a way to make multiple trace buffers where different
400         events can be recorded in different buffers.
401         See "Instances" section below.
402
403   events:
404
405         This is the trace event directory. It holds event tracepoints
406         (also known as static tracepoints) that have been compiled
407         into the kernel. It shows what event tracepoints exist
408         and how they are grouped by system. There are "enable"
409         files at various levels that can enable the tracepoints
410         when a "1" is written to them.
411
412         See events.txt for more information.
413
414   per_cpu:
415
416         This is a directory that contains the trace per_cpu information.
417
418   per_cpu/cpu0/buffer_size_kb:
419
420         The ftrace buffer is defined per_cpu. That is, there's a separate
421         buffer for each CPU to allow writes to be done atomically,
422         and free from cache bouncing. These buffers may have different
423         size buffers. This file is similar to the buffer_size_kb
424         file, but it only displays or sets the buffer size for the
425         specific CPU. (here cpu0).
426
427   per_cpu/cpu0/trace:
428
429         This is similar to the "trace" file, but it will only display
430         the data specific for the CPU. If written to, it only clears
431         the specific CPU buffer.
432
433   per_cpu/cpu0/trace_pipe
434
435         This is similar to the "trace_pipe" file, and is a consuming
436         read, but it will only display (and consume) the data specific
437         for the CPU.
438
439   per_cpu/cpu0/trace_pipe_raw
440
441         For tools that can parse the ftrace ring buffer binary format,
442         the trace_pipe_raw file can be used to extract the data
443         from the ring buffer directly. With the use of the splice()
444         system call, the buffer data can be quickly transferred to
445         a file or to the network where a server is collecting the
446         data.
447
448         Like trace_pipe, this is a consuming reader, where multiple
449         reads will always produce different data.
450
451   per_cpu/cpu0/snapshot:
452
453         This is similar to the main "snapshot" file, but will only
454         snapshot the current CPU (if supported). It only displays
455         the content of the snapshot for a given CPU, and if
456         written to, only clears this CPU buffer.
457
458   per_cpu/cpu0/snapshot_raw:
459
460         Similar to the trace_pipe_raw, but will read the binary format
461         from the snapshot buffer for the given CPU.
462
463   per_cpu/cpu0/stats:
464
465         This displays certain stats about the ring buffer:
466
467          entries: The number of events that are still in the buffer.
468
469          overrun: The number of lost events due to overwriting when
470                   the buffer was full.
471
472          commit overrun: Should always be zero.
473                 This gets set if so many events happened within a nested
474                 event (ring buffer is re-entrant), that it fills the
475                 buffer and starts dropping events.
476
477          bytes: Bytes actually read (not overwritten).
478
479          oldest event ts: The oldest timestamp in the buffer
480
481          now ts: The current timestamp
482
483          dropped events: Events lost due to overwrite option being off.
484
485          read events: The number of events read.
486
487 The Tracers
488 -----------
489
490 Here is the list of current tracers that may be configured.
491
492   "function"
493
494         Function call tracer to trace all kernel functions.
495
496   "function_graph"
497
498         Similar to the function tracer except that the
499         function tracer probes the functions on their entry
500         whereas the function graph tracer traces on both entry
501         and exit of the functions. It then provides the ability
502         to draw a graph of function calls similar to C code
503         source.
504
505   "irqsoff"
506
507         Traces the areas that disable interrupts and saves
508         the trace with the longest max latency.
509         See tracing_max_latency. When a new max is recorded,
510         it replaces the old trace. It is best to view this
511         trace with the latency-format option enabled.
512
513   "preemptoff"
514
515         Similar to irqsoff but traces and records the amount of
516         time for which preemption is disabled.
517
518   "preemptirqsoff"
519
520         Similar to irqsoff and preemptoff, but traces and
521         records the largest time for which irqs and/or preemption
522         is disabled.
523
524   "wakeup"
525
526         Traces and records the max latency that it takes for
527         the highest priority task to get scheduled after
528         it has been woken up.
529         Traces all tasks as an average developer would expect.
530
531   "wakeup_rt"
532
533         Traces and records the max latency that it takes for just
534         RT tasks (as the current "wakeup" does). This is useful
535         for those interested in wake up timings of RT tasks.
536
537   "nop"
538
539         This is the "trace nothing" tracer. To remove all
540         tracers from tracing simply echo "nop" into
541         current_tracer.
542
543
544 Examples of using the tracer
545 ----------------------------
546
547 Here are typical examples of using the tracers when controlling
548 them only with the debugfs interface (without using any
549 user-land utilities).
550
551 Output format:
552 --------------
553
554 Here is an example of the output format of the file "trace"
555
556                              --------
557 # tracer: function
558 #
559 # entries-in-buffer/entries-written: 140080/250280   #P:4
560 #
561 #                              _-----=> irqs-off
562 #                             / _----=> need-resched
563 #                            | / _---=> hardirq/softirq
564 #                            || / _--=> preempt-depth
565 #                            ||| /     delay
566 #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
567 #              | |       |   ||||       |         |
568             bash-1977  [000] .... 17284.993652: sys_close <-system_call_fastpath
569             bash-1977  [000] .... 17284.993653: __close_fd <-sys_close
570             bash-1977  [000] .... 17284.993653: _raw_spin_lock <-__close_fd
571             sshd-1974  [003] .... 17284.993653: __srcu_read_unlock <-fsnotify
572             bash-1977  [000] .... 17284.993654: add_preempt_count <-_raw_spin_lock
573             bash-1977  [000] ...1 17284.993655: _raw_spin_unlock <-__close_fd
574             bash-1977  [000] ...1 17284.993656: sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
575             bash-1977  [000] .... 17284.993657: filp_close <-__close_fd
576             bash-1977  [000] .... 17284.993657: dnotify_flush <-filp_close
577             sshd-1974  [003] .... 17284.993658: sys_select <-system_call_fastpath
578                              --------
579
580 A header is printed with the tracer name that is represented by
581 the trace. In this case the tracer is "function". Then it shows the
582 number of events in the buffer as well as the total number of entries
583 that were written. The difference is the number of entries that were
584 lost due to the buffer filling up (250280 - 140080 = 110200 events
585 lost).
586
587 The header explains the content of the events. Task name "bash", the task
588 PID "1977", the CPU that it was running on "000", the latency format
589 (explained below), the timestamp in <secs>.<usecs> format, the
590 function name that was traced "sys_close" and the parent function that
591 called this function "system_call_fastpath". The timestamp is the time
592 at which the function was entered.
593
594 Latency trace format
595 --------------------
596
597 When the latency-format option is enabled or when one of the latency
598 tracers is set, the trace file gives somewhat more information to see
599 why a latency happened. Here is a typical trace.
600
601 # tracer: irqsoff
602 #
603 # irqsoff latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
604 # --------------------------------------------------------------------
605 # latency: 259 us, #4/4, CPU#2 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
606 #    -----------------
607 #    | task: ps-6143 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
608 #    -----------------
609 #  => started at: __lock_task_sighand
610 #  => ended at:   _raw_spin_unlock_irqrestore
611 #
612 #
613 #                  _------=> CPU#            
614 #                 / _-----=> irqs-off        
615 #                | / _----=> need-resched    
616 #                || / _---=> hardirq/softirq 
617 #                ||| / _--=> preempt-depth   
618 #                |||| /     delay             
619 #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
620 #     \   /      |||||  \    |   /           
621       ps-6143    2d...    0us!: trace_hardirqs_off <-__lock_task_sighand
622       ps-6143    2d..1  259us+: trace_hardirqs_on <-_raw_spin_unlock_irqrestore
623       ps-6143    2d..1  263us+: time_hardirqs_on <-_raw_spin_unlock_irqrestore
624       ps-6143    2d..1  306us : <stack trace>
625  => trace_hardirqs_on_caller
626  => trace_hardirqs_on
627  => _raw_spin_unlock_irqrestore
628  => do_task_stat
629  => proc_tgid_stat
630  => proc_single_show
631  => seq_read
632  => vfs_read
633  => sys_read
634  => system_call_fastpath
635
636
637 This shows that the current tracer is "irqsoff" tracing the time
638 for which interrupts were disabled. It gives the trace version (which
639 never changes) and the version of the kernel upon which this was executed on
640 (3.10). Then it displays the max latency in microseconds (259 us). The number
641 of trace entries displayed and the total number (both are four: #4/4).
642 VP, KP, SP, and HP are always zero and are reserved for later use.
643 #P is the number of online CPUs (#P:4).
644
645 The task is the process that was running when the latency
646 occurred. (ps pid: 6143).
647
648 The start and stop (the functions in which the interrupts were
649 disabled and enabled respectively) that caused the latencies:
650
651  __lock_task_sighand is where the interrupts were disabled.
652  _raw_spin_unlock_irqrestore is where they were enabled again.
653
654 The next lines after the header are the trace itself. The header
655 explains which is which.
656
657   cmd: The name of the process in the trace.
658
659   pid: The PID of that process.
660
661   CPU#: The CPU which the process was running on.
662
663   irqs-off: 'd' interrupts are disabled. '.' otherwise.
664             Note: If the architecture does not support a way to
665                   read the irq flags variable, an 'X' will always
666                   be printed here.
667
668   need-resched:
669         'N' both TIF_NEED_RESCHED and PREEMPT_NEED_RESCHED is set,
670         'n' only TIF_NEED_RESCHED is set,
671         'p' only PREEMPT_NEED_RESCHED is set,
672         '.' otherwise.
673
674   hardirq/softirq:
675         'H' - hard irq occurred inside a softirq.
676         'h' - hard irq is running
677         's' - soft irq is running
678         '.' - normal context.
679
680   preempt-depth: The level of preempt_disabled
681
682 The above is mostly meaningful for kernel developers.
683
684   time: When the latency-format option is enabled, the trace file
685         output includes a timestamp relative to the start of the
686         trace. This differs from the output when latency-format
687         is disabled, which includes an absolute timestamp.
688
689   delay: This is just to help catch your eye a bit better. And
690          needs to be fixed to be only relative to the same CPU.
691          The marks are determined by the difference between this
692          current trace and the next trace.
693           '$' - greater than 1 second
694           '#' - greater than 1000 microsecond
695           '!' - greater than 100 microsecond
696           '+' - greater than 10 microsecond
697           ' ' - less than or equal to 10 microsecond.
698
699   The rest is the same as the 'trace' file.
700
701   Note, the latency tracers will usually end with a back trace
702   to easily find where the latency occurred.
703
704 trace_options
705 -------------
706
707 The trace_options file (or the options directory) is used to control
708 what gets printed in the trace output, or manipulate the tracers.
709 To see what is available, simply cat the file:
710
711   cat trace_options
712 print-parent
713 nosym-offset
714 nosym-addr
715 noverbose
716 noraw
717 nohex
718 nobin
719 noblock
720 nostacktrace
721 trace_printk
722 noftrace_preempt
723 nobranch
724 annotate
725 nouserstacktrace
726 nosym-userobj
727 noprintk-msg-only
728 context-info
729 latency-format
730 sleep-time
731 graph-time
732 record-cmd
733 overwrite
734 nodisable_on_free
735 irq-info
736 markers
737 function-trace
738
739 To disable one of the options, echo in the option prepended with
740 "no".
741
742   echo noprint-parent > trace_options
743
744 To enable an option, leave off the "no".
745
746   echo sym-offset > trace_options
747
748 Here are the available options:
749
750   print-parent - On function traces, display the calling (parent)
751                  function as well as the function being traced.
752
753   print-parent:
754    bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul <-kstrtoul
755
756   noprint-parent:
757    bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul
758
759
760   sym-offset - Display not only the function name, but also the
761                offset in the function. For example, instead of
762                seeing just "ktime_get", you will see
763                "ktime_get+0xb/0x20".
764
765   sym-offset:
766    bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul+0x6/0xa0
767
768   sym-addr - this will also display the function address as well
769              as the function name.
770
771   sym-addr:
772    bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul <c0339346>
773
774   verbose - This deals with the trace file when the
775             latency-format option is enabled.
776
777     bash  4000 1 0 00000000 00010a95 [58127d26] 1720.415ms \
778     (+0.000ms): simple_strtoul (kstrtoul)
779
780   raw - This will display raw numbers. This option is best for
781         use with user applications that can translate the raw
782         numbers better than having it done in the kernel.
783
784   hex - Similar to raw, but the numbers will be in a hexadecimal
785         format.
786
787   bin - This will print out the formats in raw binary.
788
789   block - When set, reading trace_pipe will not block when polled.
790
791   stacktrace - This is one of the options that changes the trace
792                itself. When a trace is recorded, so is the stack
793                of functions. This allows for back traces of
794                trace sites.
795
796   trace_printk - Can disable trace_printk() from writing into the buffer.
797
798   branch - Enable branch tracing with the tracer.
799
800   annotate - It is sometimes confusing when the CPU buffers are full
801              and one CPU buffer had a lot of events recently, thus
802              a shorter time frame, were another CPU may have only had
803              a few events, which lets it have older events. When
804              the trace is reported, it shows the oldest events first,
805              and it may look like only one CPU ran (the one with the
806              oldest events). When the annotate option is set, it will
807              display when a new CPU buffer started:
808
809           <idle>-0     [001] dNs4 21169.031481: wake_up_idle_cpu <-add_timer_on
810           <idle>-0     [001] dNs4 21169.031482: _raw_spin_unlock_irqrestore <-add_timer_on
811           <idle>-0     [001] .Ns4 21169.031484: sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock_irqrestore
812 ##### CPU 2 buffer started ####
813           <idle>-0     [002] .N.1 21169.031484: rcu_idle_exit <-cpu_idle
814           <idle>-0     [001] .Ns3 21169.031484: _raw_spin_unlock <-clocksource_watchdog
815           <idle>-0     [001] .Ns3 21169.031485: sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
816
817   userstacktrace - This option changes the trace. It records a
818                    stacktrace of the current userspace thread.
819
820   sym-userobj - when user stacktrace are enabled, look up which
821                 object the address belongs to, and print a
822                 relative address. This is especially useful when
823                 ASLR is on, otherwise you don't get a chance to
824                 resolve the address to object/file/line after
825                 the app is no longer running
826
827                 The lookup is performed when you read
828                 trace,trace_pipe. Example:
829
830                 a.out-1623  [000] 40874.465068: /root/a.out[+0x480] <-/root/a.out[+0
831 x494] <- /root/a.out[+0x4a8] <- /lib/libc-2.7.so[+0x1e1a6]
832
833
834   printk-msg-only - When set, trace_printk()s will only show the format
835                     and not their parameters (if trace_bprintk() or
836                     trace_bputs() was used to save the trace_printk()).
837
838   context-info - Show only the event data. Hides the comm, PID,
839                  timestamp, CPU, and other useful data.
840
841   latency-format - This option changes the trace. When
842                    it is enabled, the trace displays
843                    additional information about the
844                    latencies, as described in "Latency
845                    trace format".
846
847   sleep-time - When running function graph tracer, to include
848                the time a task schedules out in its function.
849                When enabled, it will account time the task has been
850                scheduled out as part of the function call.
851
852   graph-time - When running function graph tracer, to include the
853                time to call nested functions. When this is not set,
854                the time reported for the function will only include
855                the time the function itself executed for, not the time
856                for functions that it called.
857
858   record-cmd - When any event or tracer is enabled, a hook is enabled
859                in the sched_switch trace point to fill comm cache
860                with mapped pids and comms. But this may cause some
861                overhead, and if you only care about pids, and not the
862                name of the task, disabling this option can lower the
863                impact of tracing.
864
865   overwrite - This controls what happens when the trace buffer is
866               full. If "1" (default), the oldest events are
867               discarded and overwritten. If "0", then the newest
868               events are discarded.
869                 (see per_cpu/cpu0/stats for overrun and dropped)
870
871   disable_on_free - When the free_buffer is closed, tracing will
872                     stop (tracing_on set to 0).
873
874   irq-info - Shows the interrupt, preempt count, need resched data.
875              When disabled, the trace looks like:
876
877 # tracer: function
878 #
879 # entries-in-buffer/entries-written: 144405/9452052   #P:4
880 #
881 #           TASK-PID   CPU#      TIMESTAMP  FUNCTION
882 #              | |       |          |         |
883           <idle>-0     [002]  23636.756054: ttwu_do_activate.constprop.89 <-try_to_wake_up
884           <idle>-0     [002]  23636.756054: activate_task <-ttwu_do_activate.constprop.89
885           <idle>-0     [002]  23636.756055: enqueue_task <-activate_task
886
887
888   markers - When set, the trace_marker is writable (only by root).
889             When disabled, the trace_marker will error with EINVAL
890             on write.
891
892
893   function-trace - The latency tracers will enable function tracing
894             if this option is enabled (default it is). When
895             it is disabled, the latency tracers do not trace
896             functions. This keeps the overhead of the tracer down
897             when performing latency tests.
898
899  Note: Some tracers have their own options. They only appear
900        when the tracer is active.
901
902
903
904 irqsoff
905 -------
906
907 When interrupts are disabled, the CPU can not react to any other
908 external event (besides NMIs and SMIs). This prevents the timer
909 interrupt from triggering or the mouse interrupt from letting
910 the kernel know of a new mouse event. The result is a latency
911 with the reaction time.
912
913 The irqsoff tracer tracks the time for which interrupts are
914 disabled. When a new maximum latency is hit, the tracer saves
915 the trace leading up to that latency point so that every time a
916 new maximum is reached, the old saved trace is discarded and the
917 new trace is saved.
918
919 To reset the maximum, echo 0 into tracing_max_latency. Here is
920 an example:
921
922  # echo 0 > options/function-trace
923  # echo irqsoff > current_tracer
924  # echo 1 > tracing_on
925  # echo 0 > tracing_max_latency
926  # ls -ltr
927  [...]
928  # echo 0 > tracing_on
929  # cat trace
930 # tracer: irqsoff
931 #
932 # irqsoff latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
933 # --------------------------------------------------------------------
934 # latency: 16 us, #4/4, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
935 #    -----------------
936 #    | task: swapper/0-0 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
937 #    -----------------
938 #  => started at: run_timer_softirq
939 #  => ended at:   run_timer_softirq
940 #
941 #
942 #                  _------=> CPU#            
943 #                 / _-----=> irqs-off        
944 #                | / _----=> need-resched    
945 #                || / _---=> hardirq/softirq 
946 #                ||| / _--=> preempt-depth   
947 #                |||| /     delay             
948 #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
949 #     \   /      |||||  \    |   /           
950   <idle>-0       0d.s2    0us+: _raw_spin_lock_irq <-run_timer_softirq
951   <idle>-0       0dNs3   17us : _raw_spin_unlock_irq <-run_timer_softirq
952   <idle>-0       0dNs3   17us+: trace_hardirqs_on <-run_timer_softirq
953   <idle>-0       0dNs3   25us : <stack trace>
954  => _raw_spin_unlock_irq
955  => run_timer_softirq
956  => __do_softirq
957  => call_softirq
958  => do_softirq
959  => irq_exit
960  => smp_apic_timer_interrupt
961  => apic_timer_interrupt
962  => rcu_idle_exit
963  => cpu_idle
964  => rest_init
965  => start_kernel
966  => x86_64_start_reservations
967  => x86_64_start_kernel
968
969 Here we see that that we had a latency of 16 microseconds (which is
970 very good). The _raw_spin_lock_irq in run_timer_softirq disabled
971 interrupts. The difference between the 16 and the displayed
972 timestamp 25us occurred because the clock was incremented
973 between the time of recording the max latency and the time of
974 recording the function that had that latency.
975
976 Note the above example had function-trace not set. If we set
977 function-trace, we get a much larger output:
978
979  with echo 1 > options/function-trace
980
981 # tracer: irqsoff
982 #
983 # irqsoff latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
984 # --------------------------------------------------------------------
985 # latency: 71 us, #168/168, CPU#3 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
986 #    -----------------
987 #    | task: bash-2042 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
988 #    -----------------
989 #  => started at: ata_scsi_queuecmd
990 #  => ended at:   ata_scsi_queuecmd
991 #
992 #
993 #                  _------=> CPU#            
994 #                 / _-----=> irqs-off        
995 #                | / _----=> need-resched    
996 #                || / _---=> hardirq/softirq 
997 #                ||| / _--=> preempt-depth   
998 #                |||| /     delay             
999 #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1000 #     \   /      |||||  \    |   /           
1001     bash-2042    3d...    0us : _raw_spin_lock_irqsave <-ata_scsi_queuecmd
1002     bash-2042    3d...    0us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock_irqsave
1003     bash-2042    3d..1    1us : ata_scsi_find_dev <-ata_scsi_queuecmd
1004     bash-2042    3d..1    1us : __ata_scsi_find_dev <-ata_scsi_find_dev
1005     bash-2042    3d..1    2us : ata_find_dev.part.14 <-__ata_scsi_find_dev
1006     bash-2042    3d..1    2us : ata_qc_new_init <-__ata_scsi_queuecmd
1007     bash-2042    3d..1    3us : ata_sg_init <-__ata_scsi_queuecmd
1008     bash-2042    3d..1    4us : ata_scsi_rw_xlat <-__ata_scsi_queuecmd
1009     bash-2042    3d..1    4us : ata_build_rw_tf <-ata_scsi_rw_xlat
1010 [...]
1011     bash-2042    3d..1   67us : delay_tsc <-__delay
1012     bash-2042    3d..1   67us : add_preempt_count <-delay_tsc
1013     bash-2042    3d..2   67us : sub_preempt_count <-delay_tsc
1014     bash-2042    3d..1   67us : add_preempt_count <-delay_tsc
1015     bash-2042    3d..2   68us : sub_preempt_count <-delay_tsc
1016     bash-2042    3d..1   68us+: ata_bmdma_start <-ata_bmdma_qc_issue
1017     bash-2042    3d..1   71us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-ata_scsi_queuecmd
1018     bash-2042    3d..1   71us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-ata_scsi_queuecmd
1019     bash-2042    3d..1   72us+: trace_hardirqs_on <-ata_scsi_queuecmd
1020     bash-2042    3d..1  120us : <stack trace>
1021  => _raw_spin_unlock_irqrestore
1022  => ata_scsi_queuecmd
1023  => scsi_dispatch_cmd
1024  => scsi_request_fn
1025  => __blk_run_queue_uncond
1026  => __blk_run_queue
1027  => blk_queue_bio
1028  => generic_make_request
1029  => submit_bio
1030  => submit_bh
1031  => __ext3_get_inode_loc
1032  => ext3_iget
1033  => ext3_lookup
1034  => lookup_real
1035  => __lookup_hash
1036  => walk_component
1037  => lookup_last
1038  => path_lookupat
1039  => filename_lookup
1040  => user_path_at_empty
1041  => user_path_at
1042  => vfs_fstatat
1043  => vfs_stat
1044  => sys_newstat
1045  => system_call_fastpath
1046
1047
1048 Here we traced a 71 microsecond latency. But we also see all the
1049 functions that were called during that time. Note that by
1050 enabling function tracing, we incur an added overhead. This
1051 overhead may extend the latency times. But nevertheless, this
1052 trace has provided some very helpful debugging information.
1053
1054
1055 preemptoff
1056 ----------
1057
1058 When preemption is disabled, we may be able to receive
1059 interrupts but the task cannot be preempted and a higher
1060 priority task must wait for preemption to be enabled again
1061 before it can preempt a lower priority task.
1062
1063 The preemptoff tracer traces the places that disable preemption.
1064 Like the irqsoff tracer, it records the maximum latency for
1065 which preemption was disabled. The control of preemptoff tracer
1066 is much like the irqsoff tracer.
1067
1068  # echo 0 > options/function-trace
1069  # echo preemptoff > current_tracer
1070  # echo 1 > tracing_on
1071  # echo 0 > tracing_max_latency
1072  # ls -ltr
1073  [...]
1074  # echo 0 > tracing_on
1075  # cat trace
1076 # tracer: preemptoff
1077 #
1078 # preemptoff latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1079 # --------------------------------------------------------------------
1080 # latency: 46 us, #4/4, CPU#1 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1081 #    -----------------
1082 #    | task: sshd-1991 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
1083 #    -----------------
1084 #  => started at: do_IRQ
1085 #  => ended at:   do_IRQ
1086 #
1087 #
1088 #                  _------=> CPU#            
1089 #                 / _-----=> irqs-off        
1090 #                | / _----=> need-resched    
1091 #                || / _---=> hardirq/softirq 
1092 #                ||| / _--=> preempt-depth   
1093 #                |||| /     delay             
1094 #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1095 #     \   /      |||||  \    |   /           
1096     sshd-1991    1d.h.    0us+: irq_enter <-do_IRQ
1097     sshd-1991    1d..1   46us : irq_exit <-do_IRQ
1098     sshd-1991    1d..1   47us+: trace_preempt_on <-do_IRQ
1099     sshd-1991    1d..1   52us : <stack trace>
1100  => sub_preempt_count
1101  => irq_exit
1102  => do_IRQ
1103  => ret_from_intr
1104
1105
1106 This has some more changes. Preemption was disabled when an
1107 interrupt came in (notice the 'h'), and was enabled on exit.
1108 But we also see that interrupts have been disabled when entering
1109 the preempt off section and leaving it (the 'd'). We do not know if
1110 interrupts were enabled in the mean time or shortly after this
1111 was over.
1112
1113 # tracer: preemptoff
1114 #
1115 # preemptoff latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1116 # --------------------------------------------------------------------
1117 # latency: 83 us, #241/241, CPU#1 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1118 #    -----------------
1119 #    | task: bash-1994 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
1120 #    -----------------
1121 #  => started at: wake_up_new_task
1122 #  => ended at:   task_rq_unlock
1123 #
1124 #
1125 #                  _------=> CPU#            
1126 #                 / _-----=> irqs-off        
1127 #                | / _----=> need-resched    
1128 #                || / _---=> hardirq/softirq 
1129 #                ||| / _--=> preempt-depth   
1130 #                |||| /     delay             
1131 #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1132 #     \   /      |||||  \    |   /           
1133     bash-1994    1d..1    0us : _raw_spin_lock_irqsave <-wake_up_new_task
1134     bash-1994    1d..1    0us : select_task_rq_fair <-select_task_rq
1135     bash-1994    1d..1    1us : __rcu_read_lock <-select_task_rq_fair
1136     bash-1994    1d..1    1us : source_load <-select_task_rq_fair
1137     bash-1994    1d..1    1us : source_load <-select_task_rq_fair
1138 [...]
1139     bash-1994    1d..1   12us : irq_enter <-smp_apic_timer_interrupt
1140     bash-1994    1d..1   12us : rcu_irq_enter <-irq_enter
1141     bash-1994    1d..1   13us : add_preempt_count <-irq_enter
1142     bash-1994    1d.h1   13us : exit_idle <-smp_apic_timer_interrupt
1143     bash-1994    1d.h1   13us : hrtimer_interrupt <-smp_apic_timer_interrupt
1144     bash-1994    1d.h1   13us : _raw_spin_lock <-hrtimer_interrupt
1145     bash-1994    1d.h1   14us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock
1146     bash-1994    1d.h2   14us : ktime_get_update_offsets <-hrtimer_interrupt
1147 [...]
1148     bash-1994    1d.h1   35us : lapic_next_event <-clockevents_program_event
1149     bash-1994    1d.h1   35us : irq_exit <-smp_apic_timer_interrupt
1150     bash-1994    1d.h1   36us : sub_preempt_count <-irq_exit
1151     bash-1994    1d..2   36us : do_softirq <-irq_exit
1152     bash-1994    1d..2   36us : __do_softirq <-call_softirq
1153     bash-1994    1d..2   36us : __local_bh_disable <-__do_softirq
1154     bash-1994    1d.s2   37us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock_irq
1155     bash-1994    1d.s3   38us : _raw_spin_unlock <-run_timer_softirq
1156     bash-1994    1d.s3   39us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
1157     bash-1994    1d.s2   39us : call_timer_fn <-run_timer_softirq
1158 [...]
1159     bash-1994    1dNs2   81us : cpu_needs_another_gp <-rcu_process_callbacks
1160     bash-1994    1dNs2   82us : __local_bh_enable <-__do_softirq
1161     bash-1994    1dNs2   82us : sub_preempt_count <-__local_bh_enable
1162     bash-1994    1dN.2   82us : idle_cpu <-irq_exit
1163     bash-1994    1dN.2   83us : rcu_irq_exit <-irq_exit
1164     bash-1994    1dN.2   83us : sub_preempt_count <-irq_exit
1165     bash-1994    1.N.1   84us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-task_rq_unlock
1166     bash-1994    1.N.1   84us+: trace_preempt_on <-task_rq_unlock
1167     bash-1994    1.N.1  104us : <stack trace>
1168  => sub_preempt_count
1169  => _raw_spin_unlock_irqrestore
1170  => task_rq_unlock
1171  => wake_up_new_task
1172  => do_fork
1173  => sys_clone
1174  => stub_clone
1175
1176
1177 The above is an example of the preemptoff trace with
1178 function-trace set. Here we see that interrupts were not disabled
1179 the entire time. The irq_enter code lets us know that we entered
1180 an interrupt 'h'. Before that, the functions being traced still
1181 show that it is not in an interrupt, but we can see from the
1182 functions themselves that this is not the case.
1183
1184 preemptirqsoff
1185 --------------
1186
1187 Knowing the locations that have interrupts disabled or
1188 preemption disabled for the longest times is helpful. But
1189 sometimes we would like to know when either preemption and/or
1190 interrupts are disabled.
1191
1192 Consider the following code:
1193
1194     local_irq_disable();
1195     call_function_with_irqs_off();
1196     preempt_disable();
1197     call_function_with_irqs_and_preemption_off();
1198     local_irq_enable();
1199     call_function_with_preemption_off();
1200     preempt_enable();
1201
1202 The irqsoff tracer will record the total length of
1203 call_function_with_irqs_off() and
1204 call_function_with_irqs_and_preemption_off().
1205
1206 The preemptoff tracer will record the total length of
1207 call_function_with_irqs_and_preemption_off() and
1208 call_function_with_preemption_off().
1209
1210 But neither will trace the time that interrupts and/or
1211 preemption is disabled. This total time is the time that we can
1212 not schedule. To record this time, use the preemptirqsoff
1213 tracer.
1214
1215 Again, using this trace is much like the irqsoff and preemptoff
1216 tracers.
1217
1218  # echo 0 > options/function-trace
1219  # echo preemptirqsoff > current_tracer
1220  # echo 1 > tracing_on
1221  # echo 0 > tracing_max_latency
1222  # ls -ltr
1223  [...]
1224  # echo 0 > tracing_on
1225  # cat trace
1226 # tracer: preemptirqsoff
1227 #
1228 # preemptirqsoff latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1229 # --------------------------------------------------------------------
1230 # latency: 100 us, #4/4, CPU#3 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1231 #    -----------------
1232 #    | task: ls-2230 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
1233 #    -----------------
1234 #  => started at: ata_scsi_queuecmd
1235 #  => ended at:   ata_scsi_queuecmd
1236 #
1237 #
1238 #                  _------=> CPU#            
1239 #                 / _-----=> irqs-off        
1240 #                | / _----=> need-resched    
1241 #                || / _---=> hardirq/softirq 
1242 #                ||| / _--=> preempt-depth   
1243 #                |||| /     delay             
1244 #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1245 #     \   /      |||||  \    |   /           
1246       ls-2230    3d...    0us+: _raw_spin_lock_irqsave <-ata_scsi_queuecmd
1247       ls-2230    3...1  100us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-ata_scsi_queuecmd
1248       ls-2230    3...1  101us+: trace_preempt_on <-ata_scsi_queuecmd
1249       ls-2230    3...1  111us : <stack trace>
1250  => sub_preempt_count
1251  => _raw_spin_unlock_irqrestore
1252  => ata_scsi_queuecmd
1253  => scsi_dispatch_cmd
1254  => scsi_request_fn
1255  => __blk_run_queue_uncond
1256  => __blk_run_queue
1257  => blk_queue_bio
1258  => generic_make_request
1259  => submit_bio
1260  => submit_bh
1261  => ext3_bread
1262  => ext3_dir_bread
1263  => htree_dirblock_to_tree
1264  => ext3_htree_fill_tree
1265  => ext3_readdir
1266  => vfs_readdir
1267  => sys_getdents
1268  => system_call_fastpath
1269
1270
1271 The trace_hardirqs_off_thunk is called from assembly on x86 when
1272 interrupts are disabled in the assembly code. Without the
1273 function tracing, we do not know if interrupts were enabled
1274 within the preemption points. We do see that it started with
1275 preemption enabled.
1276
1277 Here is a trace with function-trace set:
1278
1279 # tracer: preemptirqsoff
1280 #
1281 # preemptirqsoff latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1282 # --------------------------------------------------------------------
1283 # latency: 161 us, #339/339, CPU#3 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1284 #    -----------------
1285 #    | task: ls-2269 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
1286 #    -----------------
1287 #  => started at: schedule
1288 #  => ended at:   mutex_unlock
1289 #
1290 #
1291 #                  _------=> CPU#            
1292 #                 / _-----=> irqs-off        
1293 #                | / _----=> need-resched    
1294 #                || / _---=> hardirq/softirq 
1295 #                ||| / _--=> preempt-depth   
1296 #                |||| /     delay             
1297 #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1298 #     \   /      |||||  \    |   /           
1299 kworker/-59      3...1    0us : __schedule <-schedule
1300 kworker/-59      3d..1    0us : rcu_preempt_qs <-rcu_note_context_switch
1301 kworker/-59      3d..1    1us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock_irq
1302 kworker/-59      3d..2    1us : deactivate_task <-__schedule
1303 kworker/-59      3d..2    1us : dequeue_task <-deactivate_task
1304 kworker/-59      3d..2    2us : update_rq_clock <-dequeue_task
1305 kworker/-59      3d..2    2us : dequeue_task_fair <-dequeue_task
1306 kworker/-59      3d..2    2us : update_curr <-dequeue_task_fair
1307 kworker/-59      3d..2    2us : update_min_vruntime <-update_curr
1308 kworker/-59      3d..2    3us : cpuacct_charge <-update_curr
1309 kworker/-59      3d..2    3us : __rcu_read_lock <-cpuacct_charge
1310 kworker/-59      3d..2    3us : __rcu_read_unlock <-cpuacct_charge
1311 kworker/-59      3d..2    3us : update_cfs_rq_blocked_load <-dequeue_task_fair
1312 kworker/-59      3d..2    4us : clear_buddies <-dequeue_task_fair
1313 kworker/-59      3d..2    4us : account_entity_dequeue <-dequeue_task_fair
1314 kworker/-59      3d..2    4us : update_min_vruntime <-dequeue_task_fair
1315 kworker/-59      3d..2    4us : update_cfs_shares <-dequeue_task_fair
1316 kworker/-59      3d..2    5us : hrtick_update <-dequeue_task_fair
1317 kworker/-59      3d..2    5us : wq_worker_sleeping <-__schedule
1318 kworker/-59      3d..2    5us : kthread_data <-wq_worker_sleeping
1319 kworker/-59      3d..2    5us : put_prev_task_fair <-__schedule
1320 kworker/-59      3d..2    6us : pick_next_task_fair <-pick_next_task
1321 kworker/-59      3d..2    6us : clear_buddies <-pick_next_task_fair
1322 kworker/-59      3d..2    6us : set_next_entity <-pick_next_task_fair
1323 kworker/-59      3d..2    6us : update_stats_wait_end <-set_next_entity
1324       ls-2269    3d..2    7us : finish_task_switch <-__schedule
1325       ls-2269    3d..2    7us : _raw_spin_unlock_irq <-finish_task_switch
1326       ls-2269    3d..2    8us : do_IRQ <-ret_from_intr
1327       ls-2269    3d..2    8us : irq_enter <-do_IRQ
1328       ls-2269    3d..2    8us : rcu_irq_enter <-irq_enter
1329       ls-2269    3d..2    9us : add_preempt_count <-irq_enter
1330       ls-2269    3d.h2    9us : exit_idle <-do_IRQ
1331 [...]
1332       ls-2269    3d.h3   20us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
1333       ls-2269    3d.h2   20us : irq_exit <-do_IRQ
1334       ls-2269    3d.h2   21us : sub_preempt_count <-irq_exit
1335       ls-2269    3d..3   21us : do_softirq <-irq_exit
1336       ls-2269    3d..3   21us : __do_softirq <-call_softirq
1337       ls-2269    3d..3   21us+: __local_bh_disable <-__do_softirq
1338       ls-2269    3d.s4   29us : sub_preempt_count <-_local_bh_enable_ip
1339       ls-2269    3d.s5   29us : sub_preempt_count <-_local_bh_enable_ip
1340       ls-2269    3d.s5   31us : do_IRQ <-ret_from_intr
1341       ls-2269    3d.s5   31us : irq_enter <-do_IRQ
1342       ls-2269    3d.s5   31us : rcu_irq_enter <-irq_enter
1343 [...]
1344       ls-2269    3d.s5   31us : rcu_irq_enter <-irq_enter
1345       ls-2269    3d.s5   32us : add_preempt_count <-irq_enter
1346       ls-2269    3d.H5   32us : exit_idle <-do_IRQ
1347       ls-2269    3d.H5   32us : handle_irq <-do_IRQ
1348       ls-2269    3d.H5   32us : irq_to_desc <-handle_irq
1349       ls-2269    3d.H5   33us : handle_fasteoi_irq <-handle_irq
1350 [...]
1351       ls-2269    3d.s5  158us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-rtl8139_poll
1352       ls-2269    3d.s3  158us : net_rps_action_and_irq_enable.isra.65 <-net_rx_action
1353       ls-2269    3d.s3  159us : __local_bh_enable <-__do_softirq
1354       ls-2269    3d.s3  159us : sub_preempt_count <-__local_bh_enable
1355       ls-2269    3d..3  159us : idle_cpu <-irq_exit
1356       ls-2269    3d..3  159us : rcu_irq_exit <-irq_exit
1357       ls-2269    3d..3  160us : sub_preempt_count <-irq_exit
1358       ls-2269    3d...  161us : __mutex_unlock_slowpath <-mutex_unlock
1359       ls-2269    3d...  162us+: trace_hardirqs_on <-mutex_unlock
1360       ls-2269    3d...  186us : <stack trace>
1361  => __mutex_unlock_slowpath
1362  => mutex_unlock
1363  => process_output
1364  => n_tty_write
1365  => tty_write
1366  => vfs_write
1367  => sys_write
1368  => system_call_fastpath
1369
1370 This is an interesting trace. It started with kworker running and
1371 scheduling out and ls taking over. But as soon as ls released the
1372 rq lock and enabled interrupts (but not preemption) an interrupt
1373 triggered. When the interrupt finished, it started running softirqs.
1374 But while the softirq was running, another interrupt triggered.
1375 When an interrupt is running inside a softirq, the annotation is 'H'.
1376
1377
1378 wakeup
1379 ------
1380
1381 One common case that people are interested in tracing is the
1382 time it takes for a task that is woken to actually wake up.
1383 Now for non Real-Time tasks, this can be arbitrary. But tracing
1384 it none the less can be interesting. 
1385
1386 Without function tracing:
1387
1388  # echo 0 > options/function-trace
1389  # echo wakeup > current_tracer
1390  # echo 1 > tracing_on
1391  # echo 0 > tracing_max_latency
1392  # chrt -f 5 sleep 1
1393  # echo 0 > tracing_on
1394  # cat trace
1395 # tracer: wakeup
1396 #
1397 # wakeup latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1398 # --------------------------------------------------------------------
1399 # latency: 15 us, #4/4, CPU#3 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1400 #    -----------------
1401 #    | task: kworker/3:1H-312 (uid:0 nice:-20 policy:0 rt_prio:0)
1402 #    -----------------
1403 #
1404 #                  _------=> CPU#            
1405 #                 / _-----=> irqs-off        
1406 #                | / _----=> need-resched    
1407 #                || / _---=> hardirq/softirq 
1408 #                ||| / _--=> preempt-depth   
1409 #                |||| /     delay             
1410 #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1411 #     \   /      |||||  \    |   /           
1412   <idle>-0       3dNs7    0us :      0:120:R   + [003]   312:100:R kworker/3:1H
1413   <idle>-0       3dNs7    1us+: ttwu_do_activate.constprop.87 <-try_to_wake_up
1414   <idle>-0       3d..3   15us : __schedule <-schedule
1415   <idle>-0       3d..3   15us :      0:120:R ==> [003]   312:100:R kworker/3:1H
1416
1417 The tracer only traces the highest priority task in the system
1418 to avoid tracing the normal circumstances. Here we see that
1419 the kworker with a nice priority of -20 (not very nice), took
1420 just 15 microseconds from the time it woke up, to the time it
1421 ran.
1422
1423 Non Real-Time tasks are not that interesting. A more interesting
1424 trace is to concentrate only on Real-Time tasks.
1425
1426 wakeup_rt
1427 ---------
1428
1429 In a Real-Time environment it is very important to know the
1430 wakeup time it takes for the highest priority task that is woken
1431 up to the time that it executes. This is also known as "schedule
1432 latency". I stress the point that this is about RT tasks. It is
1433 also important to know the scheduling latency of non-RT tasks,
1434 but the average schedule latency is better for non-RT tasks.
1435 Tools like LatencyTop are more appropriate for such
1436 measurements.
1437
1438 Real-Time environments are interested in the worst case latency.
1439 That is the longest latency it takes for something to happen,
1440 and not the average. We can have a very fast scheduler that may
1441 only have a large latency once in a while, but that would not
1442 work well with Real-Time tasks.  The wakeup_rt tracer was designed
1443 to record the worst case wakeups of RT tasks. Non-RT tasks are
1444 not recorded because the tracer only records one worst case and
1445 tracing non-RT tasks that are unpredictable will overwrite the
1446 worst case latency of RT tasks (just run the normal wakeup
1447 tracer for a while to see that effect).
1448
1449 Since this tracer only deals with RT tasks, we will run this
1450 slightly differently than we did with the previous tracers.
1451 Instead of performing an 'ls', we will run 'sleep 1' under
1452 'chrt' which changes the priority of the task.
1453
1454  # echo 0 > options/function-trace
1455  # echo wakeup_rt > current_tracer
1456  # echo 1 > tracing_on
1457  # echo 0 > tracing_max_latency
1458  # chrt -f 5 sleep 1
1459  # echo 0 > tracing_on
1460  # cat trace
1461 # tracer: wakeup
1462 #
1463 # tracer: wakeup_rt
1464 #
1465 # wakeup_rt latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1466 # --------------------------------------------------------------------
1467 # latency: 5 us, #4/4, CPU#3 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1468 #    -----------------
1469 #    | task: sleep-2389 (uid:0 nice:0 policy:1 rt_prio:5)
1470 #    -----------------
1471 #
1472 #                  _------=> CPU#            
1473 #                 / _-----=> irqs-off        
1474 #                | / _----=> need-resched    
1475 #                || / _---=> hardirq/softirq 
1476 #                ||| / _--=> preempt-depth   
1477 #                |||| /     delay             
1478 #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1479 #     \   /      |||||  \    |   /           
1480   <idle>-0       3d.h4    0us :      0:120:R   + [003]  2389: 94:R sleep
1481   <idle>-0       3d.h4    1us+: ttwu_do_activate.constprop.87 <-try_to_wake_up
1482   <idle>-0       3d..3    5us : __schedule <-schedule
1483   <idle>-0       3d..3    5us :      0:120:R ==> [003]  2389: 94:R sleep
1484
1485
1486 Running this on an idle system, we see that it only took 5 microseconds
1487 to perform the task switch.  Note, since the trace point in the schedule
1488 is before the actual "switch", we stop the tracing when the recorded task
1489 is about to schedule in. This may change if we add a new marker at the
1490 end of the scheduler.
1491
1492 Notice that the recorded task is 'sleep' with the PID of 2389
1493 and it has an rt_prio of 5. This priority is user-space priority
1494 and not the internal kernel priority. The policy is 1 for
1495 SCHED_FIFO and 2 for SCHED_RR.
1496
1497 Note, that the trace data shows the internal priority (99 - rtprio).
1498
1499   <idle>-0       3d..3    5us :      0:120:R ==> [003]  2389: 94:R sleep
1500
1501 The 0:120:R means idle was running with a nice priority of 0 (120 - 20)
1502 and in the running state 'R'. The sleep task was scheduled in with
1503 2389: 94:R. That is the priority is the kernel rtprio (99 - 5 = 94)
1504 and it too is in the running state.
1505
1506 Doing the same with chrt -r 5 and function-trace set.
1507
1508   echo 1 > options/function-trace
1509
1510 # tracer: wakeup_rt
1511 #
1512 # wakeup_rt latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1513 # --------------------------------------------------------------------
1514 # latency: 29 us, #85/85, CPU#3 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1515 #    -----------------
1516 #    | task: sleep-2448 (uid:0 nice:0 policy:1 rt_prio:5)
1517 #    -----------------
1518 #
1519 #                  _------=> CPU#            
1520 #                 / _-----=> irqs-off        
1521 #                | / _----=> need-resched    
1522 #                || / _---=> hardirq/softirq 
1523 #                ||| / _--=> preempt-depth   
1524 #                |||| /     delay             
1525 #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1526 #     \   /      |||||  \    |   /           
1527   <idle>-0       3d.h4    1us+:      0:120:R   + [003]  2448: 94:R sleep
1528   <idle>-0       3d.h4    2us : ttwu_do_activate.constprop.87 <-try_to_wake_up
1529   <idle>-0       3d.h3    3us : check_preempt_curr <-ttwu_do_wakeup
1530   <idle>-0       3d.h3    3us : resched_curr <-check_preempt_curr
1531   <idle>-0       3dNh3    4us : task_woken_rt <-ttwu_do_wakeup
1532   <idle>-0       3dNh3    4us : _raw_spin_unlock <-try_to_wake_up
1533   <idle>-0       3dNh3    4us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
1534   <idle>-0       3dNh2    5us : ttwu_stat <-try_to_wake_up
1535   <idle>-0       3dNh2    5us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-try_to_wake_up
1536   <idle>-0       3dNh2    6us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock_irqrestore
1537   <idle>-0       3dNh1    6us : _raw_spin_lock <-__run_hrtimer
1538   <idle>-0       3dNh1    6us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock
1539   <idle>-0       3dNh2    7us : _raw_spin_unlock <-hrtimer_interrupt
1540   <idle>-0       3dNh2    7us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
1541   <idle>-0       3dNh1    7us : tick_program_event <-hrtimer_interrupt
1542   <idle>-0       3dNh1    7us : clockevents_program_event <-tick_program_event
1543   <idle>-0       3dNh1    8us : ktime_get <-clockevents_program_event
1544   <idle>-0       3dNh1    8us : lapic_next_event <-clockevents_program_event
1545   <idle>-0       3dNh1    8us : irq_exit <-smp_apic_timer_interrupt
1546   <idle>-0       3dNh1    9us : sub_preempt_count <-irq_exit
1547   <idle>-0       3dN.2    9us : idle_cpu <-irq_exit
1548   <idle>-0       3dN.2    9us : rcu_irq_exit <-irq_exit
1549   <idle>-0       3dN.2   10us : rcu_eqs_enter_common.isra.45 <-rcu_irq_exit
1550   <idle>-0       3dN.2   10us : sub_preempt_count <-irq_exit
1551   <idle>-0       3.N.1   11us : rcu_idle_exit <-cpu_idle
1552   <idle>-0       3dN.1   11us : rcu_eqs_exit_common.isra.43 <-rcu_idle_exit
1553   <idle>-0       3.N.1   11us : tick_nohz_idle_exit <-cpu_idle
1554   <idle>-0       3dN.1   12us : menu_hrtimer_cancel <-tick_nohz_idle_exit
1555   <idle>-0       3dN.1   12us : ktime_get <-tick_nohz_idle_exit
1556   <idle>-0       3dN.1   12us : tick_do_update_jiffies64 <-tick_nohz_idle_exit
1557   <idle>-0       3dN.1   13us : update_cpu_load_nohz <-tick_nohz_idle_exit
1558   <idle>-0       3dN.1   13us : _raw_spin_lock <-update_cpu_load_nohz
1559   <idle>-0       3dN.1   13us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock
1560   <idle>-0       3dN.2   13us : __update_cpu_load <-update_cpu_load_nohz
1561   <idle>-0       3dN.2   14us : sched_avg_update <-__update_cpu_load
1562   <idle>-0       3dN.2   14us : _raw_spin_unlock <-update_cpu_load_nohz
1563   <idle>-0       3dN.2   14us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
1564   <idle>-0       3dN.1   15us : calc_load_exit_idle <-tick_nohz_idle_exit
1565   <idle>-0       3dN.1   15us : touch_softlockup_watchdog <-tick_nohz_idle_exit
1566   <idle>-0       3dN.1   15us : hrtimer_cancel <-tick_nohz_idle_exit
1567   <idle>-0       3dN.1   15us : hrtimer_try_to_cancel <-hrtimer_cancel
1568   <idle>-0       3dN.1   16us : lock_hrtimer_base.isra.18 <-hrtimer_try_to_cancel
1569   <idle>-0       3dN.1   16us : _raw_spin_lock_irqsave <-lock_hrtimer_base.isra.18
1570   <idle>-0       3dN.1   16us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock_irqsave
1571   <idle>-0       3dN.2   17us : __remove_hrtimer <-remove_hrtimer.part.16
1572   <idle>-0       3dN.2   17us : hrtimer_force_reprogram <-__remove_hrtimer
1573   <idle>-0       3dN.2   17us : tick_program_event <-hrtimer_force_reprogram
1574   <idle>-0       3dN.2   18us : clockevents_program_event <-tick_program_event
1575   <idle>-0       3dN.2   18us : ktime_get <-clockevents_program_event
1576   <idle>-0       3dN.2   18us : lapic_next_event <-clockevents_program_event
1577   <idle>-0       3dN.2   19us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-hrtimer_try_to_cancel
1578   <idle>-0       3dN.2   19us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock_irqrestore
1579   <idle>-0       3dN.1   19us : hrtimer_forward <-tick_nohz_idle_exit
1580   <idle>-0       3dN.1   20us : ktime_add_safe <-hrtimer_forward
1581   <idle>-0       3dN.1   20us : ktime_add_safe <-hrtimer_forward
1582   <idle>-0       3dN.1   20us : hrtimer_start_range_ns <-hrtimer_start_expires.constprop.11
1583   <idle>-0       3dN.1   20us : __hrtimer_start_range_ns <-hrtimer_start_range_ns
1584   <idle>-0       3dN.1   21us : lock_hrtimer_base.isra.18 <-__hrtimer_start_range_ns
1585   <idle>-0       3dN.1   21us : _raw_spin_lock_irqsave <-lock_hrtimer_base.isra.18
1586   <idle>-0       3dN.1   21us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock_irqsave
1587   <idle>-0       3dN.2   22us : ktime_add_safe <-__hrtimer_start_range_ns
1588   <idle>-0       3dN.2   22us : enqueue_hrtimer <-__hrtimer_start_range_ns
1589   <idle>-0       3dN.2   22us : tick_program_event <-__hrtimer_start_range_ns
1590   <idle>-0       3dN.2   23us : clockevents_program_event <-tick_program_event
1591   <idle>-0       3dN.2   23us : ktime_get <-clockevents_program_event
1592   <idle>-0       3dN.2   23us : lapic_next_event <-clockevents_program_event
1593   <idle>-0       3dN.2   24us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-__hrtimer_start_range_ns
1594   <idle>-0       3dN.2   24us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock_irqrestore
1595   <idle>-0       3dN.1   24us : account_idle_ticks <-tick_nohz_idle_exit
1596   <idle>-0       3dN.1   24us : account_idle_time <-account_idle_ticks
1597   <idle>-0       3.N.1   25us : sub_preempt_count <-cpu_idle
1598   <idle>-0       3.N..   25us : schedule <-cpu_idle
1599   <idle>-0       3.N..   25us : __schedule <-preempt_schedule
1600   <idle>-0       3.N..   26us : add_preempt_count <-__schedule
1601   <idle>-0       3.N.1   26us : rcu_note_context_switch <-__schedule
1602   <idle>-0       3.N.1   26us : rcu_sched_qs <-rcu_note_context_switch
1603   <idle>-0       3dN.1   27us : rcu_preempt_qs <-rcu_note_context_switch
1604   <idle>-0       3.N.1   27us : _raw_spin_lock_irq <-__schedule
1605   <idle>-0       3dN.1   27us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock_irq
1606   <idle>-0       3dN.2   28us : put_prev_task_idle <-__schedule
1607   <idle>-0       3dN.2   28us : pick_next_task_stop <-pick_next_task
1608   <idle>-0       3dN.2   28us : pick_next_task_rt <-pick_next_task
1609   <idle>-0       3dN.2   29us : dequeue_pushable_task <-pick_next_task_rt
1610   <idle>-0       3d..3   29us : __schedule <-preempt_schedule
1611   <idle>-0       3d..3   30us :      0:120:R ==> [003]  2448: 94:R sleep
1612
1613 This isn't that big of a trace, even with function tracing enabled,
1614 so I included the entire trace.
1615
1616 The interrupt went off while when the system was idle. Somewhere
1617 before task_woken_rt() was called, the NEED_RESCHED flag was set,
1618 this is indicated by the first occurrence of the 'N' flag.
1619
1620 Latency tracing and events
1621 --------------------------
1622 As function tracing can induce a much larger latency, but without
1623 seeing what happens within the latency it is hard to know what
1624 caused it. There is a middle ground, and that is with enabling
1625 events.
1626
1627  # echo 0 > options/function-trace
1628  # echo wakeup_rt > current_tracer
1629  # echo 1 > events/enable
1630  # echo 1 > tracing_on
1631  # echo 0 > tracing_max_latency
1632  # chrt -f 5 sleep 1
1633  # echo 0 > tracing_on
1634  # cat trace
1635 # tracer: wakeup_rt
1636 #
1637 # wakeup_rt latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1638 # --------------------------------------------------------------------
1639 # latency: 6 us, #12/12, CPU#2 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1640 #    -----------------
1641 #    | task: sleep-5882 (uid:0 nice:0 policy:1 rt_prio:5)
1642 #    -----------------
1643 #
1644 #                  _------=> CPU#            
1645 #                 / _-----=> irqs-off        
1646 #                | / _----=> need-resched    
1647 #                || / _---=> hardirq/softirq 
1648 #                ||| / _--=> preempt-depth   
1649 #                |||| /     delay             
1650 #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1651 #     \   /      |||||  \    |   /           
1652   <idle>-0       2d.h4    0us :      0:120:R   + [002]  5882: 94:R sleep
1653   <idle>-0       2d.h4    0us : ttwu_do_activate.constprop.87 <-try_to_wake_up
1654   <idle>-0       2d.h4    1us : sched_wakeup: comm=sleep pid=5882 prio=94 success=1 target_cpu=002
1655   <idle>-0       2dNh2    1us : hrtimer_expire_exit: hrtimer=ffff88007796feb8
1656   <idle>-0       2.N.2    2us : power_end: cpu_id=2
1657   <idle>-0       2.N.2    3us : cpu_idle: state=4294967295 cpu_id=2
1658   <idle>-0       2dN.3    4us : hrtimer_cancel: hrtimer=ffff88007d50d5e0
1659   <idle>-0       2dN.3    4us : hrtimer_start: hrtimer=ffff88007d50d5e0 function=tick_sched_timer expires=34311211000000 softexpires=34311211000000
1660   <idle>-0       2.N.2    5us : rcu_utilization: Start context switch
1661   <idle>-0       2.N.2    5us : rcu_utilization: End context switch
1662   <idle>-0       2d..3    6us : __schedule <-schedule
1663   <idle>-0       2d..3    6us :      0:120:R ==> [002]  5882: 94:R sleep
1664
1665
1666 function
1667 --------
1668
1669 This tracer is the function tracer. Enabling the function tracer
1670 can be done from the debug file system. Make sure the
1671 ftrace_enabled is set; otherwise this tracer is a nop.
1672 See the "ftrace_enabled" section below.
1673
1674  # sysctl kernel.ftrace_enabled=1
1675  # echo function > current_tracer
1676  # echo 1 > tracing_on
1677  # usleep 1
1678  # echo 0 > tracing_on
1679  # cat trace
1680 # tracer: function
1681 #
1682 # entries-in-buffer/entries-written: 24799/24799   #P:4
1683 #
1684 #                              _-----=> irqs-off
1685 #                             / _----=> need-resched
1686 #                            | / _---=> hardirq/softirq
1687 #                            || / _--=> preempt-depth
1688 #                            ||| /     delay
1689 #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
1690 #              | |       |   ||||       |         |
1691             bash-1994  [002] ....  3082.063030: mutex_unlock <-rb_simple_write
1692             bash-1994  [002] ....  3082.063031: __mutex_unlock_slowpath <-mutex_unlock
1693             bash-1994  [002] ....  3082.063031: __fsnotify_parent <-fsnotify_modify
1694             bash-1994  [002] ....  3082.063032: fsnotify <-fsnotify_modify
1695             bash-1994  [002] ....  3082.063032: __srcu_read_lock <-fsnotify
1696             bash-1994  [002] ....  3082.063032: add_preempt_count <-__srcu_read_lock
1697             bash-1994  [002] ...1  3082.063032: sub_preempt_count <-__srcu_read_lock
1698             bash-1994  [002] ....  3082.063033: __srcu_read_unlock <-fsnotify
1699 [...]
1700
1701
1702 Note: function tracer uses ring buffers to store the above
1703 entries. The newest data may overwrite the oldest data.
1704 Sometimes using echo to stop the trace is not sufficient because
1705 the tracing could have overwritten the data that you wanted to
1706 record. For this reason, it is sometimes better to disable
1707 tracing directly from a program. This allows you to stop the
1708 tracing at the point that you hit the part that you are
1709 interested in. To disable the tracing directly from a C program,
1710 something like following code snippet can be used:
1711
1712 int trace_fd;
1713 [...]
1714 int main(int argc, char *argv[]) {
1715         [...]
1716         trace_fd = open(tracing_file("tracing_on"), O_WRONLY);
1717         [...]
1718         if (condition_hit()) {
1719                 write(trace_fd, "0", 1);
1720         }
1721         [...]
1722 }
1723
1724
1725 Single thread tracing
1726 ---------------------
1727
1728 By writing into set_ftrace_pid you can trace a
1729 single thread. For example:
1730
1731 # cat set_ftrace_pid
1732 no pid
1733 # echo 3111 > set_ftrace_pid
1734 # cat set_ftrace_pid
1735 3111
1736 # echo function > current_tracer
1737 # cat trace | head
1738  # tracer: function
1739  #
1740  #           TASK-PID    CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1741  #              | |       |          |         |
1742      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254676: finish_task_switch <-thread_return
1743      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254681: hrtimer_cancel <-schedule_hrtimeout_range
1744      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254682: hrtimer_try_to_cancel <-hrtimer_cancel
1745      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254683: lock_hrtimer_base <-hrtimer_try_to_cancel
1746      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254685: fget_light <-do_sys_poll
1747      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254686: pipe_poll <-do_sys_poll
1748 # echo > set_ftrace_pid
1749 # cat trace |head
1750  # tracer: function
1751  #
1752  #           TASK-PID    CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1753  #              | |       |          |         |
1754  ##### CPU 3 buffer started ####
1755      yum-updatesd-3111  [003]  1701.957688: free_poll_entry <-poll_freewait
1756      yum-updatesd-3111  [003]  1701.957689: remove_wait_queue <-free_poll_entry
1757      yum-updatesd-3111  [003]  1701.957691: fput <-free_poll_entry
1758      yum-updatesd-3111  [003]  1701.957692: audit_syscall_exit <-sysret_audit
1759      yum-updatesd-3111  [003]  1701.957693: path_put <-audit_syscall_exit
1760
1761 If you want to trace a function when executing, you could use
1762 something like this simple program:
1763
1764 #include <stdio.h>
1765 #include <stdlib.h>
1766 #include <sys/types.h>
1767 #include <sys/stat.h>
1768 #include <fcntl.h>
1769 #include <unistd.h>
1770 #include <string.h>
1771
1772 #define _STR(x) #x
1773 #define STR(x) _STR(x)
1774 #define MAX_PATH 256
1775
1776 const char *find_debugfs(void)
1777 {
1778        static char debugfs[MAX_PATH+1];
1779        static int debugfs_found;
1780        char type[100];
1781        FILE *fp;
1782
1783        if (debugfs_found)
1784                return debugfs;
1785
1786        if ((fp = fopen("/proc/mounts","r")) == NULL) {
1787                perror("/proc/mounts");
1788                return NULL;
1789        }
1790
1791        while (fscanf(fp, "%*s %"
1792                      STR(MAX_PATH)
1793                      "s %99s %*s %*d %*d\n",
1794                      debugfs, type) == 2) {
1795                if (strcmp(type, "debugfs") == 0)
1796                        break;
1797        }
1798        fclose(fp);
1799
1800        if (strcmp(type, "debugfs") != 0) {
1801                fprintf(stderr, "debugfs not mounted");
1802                return NULL;
1803        }
1804
1805        strcat(debugfs, "/tracing/");
1806        debugfs_found = 1;
1807
1808        return debugfs;
1809 }
1810
1811 const char *tracing_file(const char *file_name)
1812 {
1813        static char trace_file[MAX_PATH+1];
1814        snprintf(trace_file, MAX_PATH, "%s/%s", find_debugfs(), file_name);
1815        return trace_file;
1816 }
1817
1818 int main (int argc, char **argv)
1819 {
1820         if (argc < 1)
1821                 exit(-1);
1822
1823         if (fork() > 0) {
1824                 int fd, ffd;
1825                 char line[64];
1826                 int s;
1827
1828                 ffd = open(tracing_file("current_tracer"), O_WRONLY);
1829                 if (ffd < 0)
1830                         exit(-1);
1831                 write(ffd, "nop", 3);
1832
1833                 fd = open(tracing_file("set_ftrace_pid"), O_WRONLY);
1834                 s = sprintf(line, "%d\n", getpid());
1835                 write(fd, line, s);
1836
1837                 write(ffd, "function", 8);
1838
1839                 close(fd);
1840                 close(ffd);
1841
1842                 execvp(argv[1], argv+1);
1843         }
1844
1845         return 0;
1846 }
1847
1848 Or this simple script!
1849
1850 ------
1851 #!/bin/bash
1852
1853 debugfs=`sed -ne 's/^debugfs \(.*\) debugfs.*/\1/p' /proc/mounts`
1854 echo nop > $debugfs/tracing/current_tracer
1855 echo 0 > $debugfs/tracing/tracing_on
1856 echo $$ > $debugfs/tracing/set_ftrace_pid
1857 echo function > $debugfs/tracing/current_tracer
1858 echo 1 > $debugfs/tracing/tracing_on
1859 exec "$@"
1860 ------
1861
1862
1863 function graph tracer
1864 ---------------------------
1865
1866 This tracer is similar to the function tracer except that it
1867 probes a function on its entry and its exit. This is done by
1868 using a dynamically allocated stack of return addresses in each
1869 task_struct. On function entry the tracer overwrites the return
1870 address of each function traced to set a custom probe. Thus the
1871 original return address is stored on the stack of return address
1872 in the task_struct.
1873
1874 Probing on both ends of a function leads to special features
1875 such as:
1876
1877 - measure of a function's time execution
1878 - having a reliable call stack to draw function calls graph
1879
1880 This tracer is useful in several situations:
1881
1882 - you want to find the reason of a strange kernel behavior and
1883   need to see what happens in detail on any areas (or specific
1884   ones).
1885
1886 - you are experiencing weird latencies but it's difficult to
1887   find its origin.
1888
1889 - you want to find quickly which path is taken by a specific
1890   function
1891
1892 - you just want to peek inside a working kernel and want to see
1893   what happens there.
1894
1895 # tracer: function_graph
1896 #
1897 # CPU  DURATION                  FUNCTION CALLS
1898 # |     |   |                     |   |   |   |
1899
1900  0)               |  sys_open() {
1901  0)               |    do_sys_open() {
1902  0)               |      getname() {
1903  0)               |        kmem_cache_alloc() {
1904  0)   1.382 us    |          __might_sleep();
1905  0)   2.478 us    |        }
1906  0)               |        strncpy_from_user() {
1907  0)               |          might_fault() {
1908  0)   1.389 us    |            __might_sleep();
1909  0)   2.553 us    |          }
1910  0)   3.807 us    |        }
1911  0)   7.876 us    |      }
1912  0)               |      alloc_fd() {
1913  0)   0.668 us    |        _spin_lock();
1914  0)   0.570 us    |        expand_files();
1915  0)   0.586 us    |        _spin_unlock();
1916
1917
1918 There are several columns that can be dynamically
1919 enabled/disabled. You can use every combination of options you
1920 want, depending on your needs.
1921
1922 - The cpu number on which the function executed is default
1923   enabled.  It is sometimes better to only trace one cpu (see
1924   tracing_cpu_mask file) or you might sometimes see unordered
1925   function calls while cpu tracing switch.
1926
1927         hide: echo nofuncgraph-cpu > trace_options
1928         show: echo funcgraph-cpu > trace_options
1929
1930 - The duration (function's time of execution) is displayed on
1931   the closing bracket line of a function or on the same line
1932   than the current function in case of a leaf one. It is default
1933   enabled.
1934
1935         hide: echo nofuncgraph-duration > trace_options
1936         show: echo funcgraph-duration > trace_options
1937
1938 - The overhead field precedes the duration field in case of
1939   reached duration thresholds.
1940
1941         hide: echo nofuncgraph-overhead > trace_options
1942         show: echo funcgraph-overhead > trace_options
1943         depends on: funcgraph-duration
1944
1945   ie:
1946
1947   0)               |    up_write() {
1948   0)   0.646 us    |      _spin_lock_irqsave();
1949   0)   0.684 us    |      _spin_unlock_irqrestore();
1950   0)   3.123 us    |    }
1951   0)   0.548 us    |    fput();
1952   0) + 58.628 us   |  }
1953
1954   [...]
1955
1956   0)               |      putname() {
1957   0)               |        kmem_cache_free() {
1958   0)   0.518 us    |          __phys_addr();
1959   0)   1.757 us    |        }
1960   0)   2.861 us    |      }
1961   0) ! 115.305 us  |    }
1962   0) ! 116.402 us  |  }
1963
1964   + means that the function exceeded 10 usecs.
1965   ! means that the function exceeded 100 usecs.
1966   # means that the function exceeded 1000 usecs.
1967   $ means that the function exceeded 1 sec.
1968
1969
1970 - The task/pid field displays the thread cmdline and pid which
1971   executed the function. It is default disabled.
1972
1973         hide: echo nofuncgraph-proc > trace_options
1974         show: echo funcgraph-proc > trace_options
1975
1976   ie:
1977
1978   # tracer: function_graph
1979   #
1980   # CPU  TASK/PID        DURATION                  FUNCTION CALLS
1981   # |    |    |           |   |                     |   |   |   |
1982   0)    sh-4802     |               |                  d_free() {
1983   0)    sh-4802     |               |                    call_rcu() {
1984   0)    sh-4802     |               |                      __call_rcu() {
1985   0)    sh-4802     |   0.616 us    |                        rcu_process_gp_end();
1986   0)    sh-4802     |   0.586 us    |                        check_for_new_grace_period();
1987   0)    sh-4802     |   2.899 us    |                      }
1988   0)    sh-4802     |   4.040 us    |                    }
1989   0)    sh-4802     |   5.151 us    |                  }
1990   0)    sh-4802     | + 49.370 us   |                }
1991
1992
1993 - The absolute time field is an absolute timestamp given by the
1994   system clock since it started. A snapshot of this time is
1995   given on each entry/exit of functions
1996
1997         hide: echo nofuncgraph-abstime > trace_options
1998         show: echo funcgraph-abstime > trace_options
1999
2000   ie:
2001
2002   #
2003   #      TIME       CPU  DURATION                  FUNCTION CALLS
2004   #       |         |     |   |                     |   |   |   |
2005   360.774522 |   1)   0.541 us    |                                          }
2006   360.774522 |   1)   4.663 us    |                                        }
2007   360.774523 |   1)   0.541 us    |                                        __wake_up_bit();
2008   360.774524 |   1)   6.796 us    |                                      }
2009   360.774524 |   1)   7.952 us    |                                    }
2010   360.774525 |   1)   9.063 us    |                                  }
2011   360.774525 |   1)   0.615 us    |                                  journal_mark_dirty();
2012   360.774527 |   1)   0.578 us    |                                  __brelse();
2013   360.774528 |   1)               |                                  reiserfs_prepare_for_journal() {
2014   360.774528 |   1)               |                                    unlock_buffer() {
2015   360.774529 |   1)               |                                      wake_up_bit() {
2016   360.774529 |   1)               |                                        bit_waitqueue() {
2017   360.774530 |   1)   0.594 us    |                                          __phys_addr();
2018
2019
2020 The function name is always displayed after the closing bracket
2021 for a function if the start of that function is not in the
2022 trace buffer.
2023
2024 Display of the function name after the closing bracket may be
2025 enabled for functions whose start is in the trace buffer,
2026 allowing easier searching with grep for function durations.
2027 It is default disabled.
2028
2029         hide: echo nofuncgraph-tail > trace_options
2030         show: echo funcgraph-tail > trace_options
2031
2032   Example with nofuncgraph-tail (default):
2033   0)               |      putname() {
2034   0)               |        kmem_cache_free() {
2035   0)   0.518 us    |          __phys_addr();
2036   0)   1.757 us    |        }
2037   0)   2.861 us    |      }
2038
2039   Example with funcgraph-tail:
2040   0)               |      putname() {
2041   0)               |        kmem_cache_free() {
2042   0)   0.518 us    |          __phys_addr();
2043   0)   1.757 us    |        } /* kmem_cache_free() */
2044   0)   2.861 us    |      } /* putname() */
2045
2046 You can put some comments on specific functions by using
2047 trace_printk() For example, if you want to put a comment inside
2048 the __might_sleep() function, you just have to include
2049 <linux/ftrace.h> and call trace_printk() inside __might_sleep()
2050
2051 trace_printk("I'm a comment!\n")
2052
2053 will produce:
2054
2055  1)               |             __might_sleep() {
2056  1)               |                /* I'm a comment! */
2057  1)   1.449 us    |             }
2058
2059
2060 You might find other useful features for this tracer in the
2061 following "dynamic ftrace" section such as tracing only specific
2062 functions or tasks.
2063
2064 dynamic ftrace
2065 --------------
2066
2067 If CONFIG_DYNAMIC_FTRACE is set, the system will run with
2068 virtually no overhead when function tracing is disabled. The way
2069 this works is the mcount function call (placed at the start of
2070 every kernel function, produced by the -pg switch in gcc),
2071 starts of pointing to a simple return. (Enabling FTRACE will
2072 include the -pg switch in the compiling of the kernel.)
2073
2074 At compile time every C file object is run through the
2075 recordmcount program (located in the scripts directory). This
2076 program will parse the ELF headers in the C object to find all
2077 the locations in the .text section that call mcount. (Note, only
2078 white listed .text sections are processed, since processing other
2079 sections like .init.text may cause races due to those sections
2080 being freed unexpectedly).
2081
2082 A new section called "__mcount_loc" is created that holds
2083 references to all the mcount call sites in the .text section.
2084 The recordmcount program re-links this section back into the
2085 original object. The final linking stage of the kernel will add all these
2086 references into a single table.
2087
2088 On boot up, before SMP is initialized, the dynamic ftrace code
2089 scans this table and updates all the locations into nops. It
2090 also records the locations, which are added to the
2091 available_filter_functions list.  Modules are processed as they
2092 are loaded and before they are executed.  When a module is
2093 unloaded, it also removes its functions from the ftrace function
2094 list. This is automatic in the module unload code, and the
2095 module author does not need to worry about it.
2096
2097 When tracing is enabled, the process of modifying the function
2098 tracepoints is dependent on architecture. The old method is to use
2099 kstop_machine to prevent races with the CPUs executing code being
2100 modified (which can cause the CPU to do undesirable things, especially
2101 if the modified code crosses cache (or page) boundaries), and the nops are
2102 patched back to calls. But this time, they do not call mcount
2103 (which is just a function stub). They now call into the ftrace
2104 infrastructure.
2105
2106 The new method of modifying the function tracepoints is to place
2107 a breakpoint at the location to be modified, sync all CPUs, modify
2108 the rest of the instruction not covered by the breakpoint. Sync
2109 all CPUs again, and then remove the breakpoint with the finished
2110 version to the ftrace call site.
2111
2112 Some archs do not even need to monkey around with the synchronization,
2113 and can just slap the new code on top of the old without any
2114 problems with other CPUs executing it at the same time.
2115
2116 One special side-effect to the recording of the functions being
2117 traced is that we can now selectively choose which functions we
2118 wish to trace and which ones we want the mcount calls to remain
2119 as nops.
2120
2121 Two files are used, one for enabling and one for disabling the
2122 tracing of specified functions. They are:
2123
2124   set_ftrace_filter
2125
2126 and
2127
2128   set_ftrace_notrace
2129
2130 A list of available functions that you can add to these files is
2131 listed in:
2132
2133    available_filter_functions
2134
2135  # cat available_filter_functions
2136 put_prev_task_idle
2137 kmem_cache_create
2138 pick_next_task_rt
2139 get_online_cpus
2140 pick_next_task_fair
2141 mutex_lock
2142 [...]
2143
2144 If I am only interested in sys_nanosleep and hrtimer_interrupt:
2145
2146  # echo sys_nanosleep hrtimer_interrupt > set_ftrace_filter
2147  # echo function > current_tracer
2148  # echo 1 > tracing_on
2149  # usleep 1
2150  # echo 0 > tracing_on
2151  # cat trace
2152 # tracer: function
2153 #
2154 # entries-in-buffer/entries-written: 5/5   #P:4
2155 #
2156 #                              _-----=> irqs-off
2157 #                             / _----=> need-resched
2158 #                            | / _---=> hardirq/softirq
2159 #                            || / _--=> preempt-depth
2160 #                            ||| /     delay
2161 #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
2162 #              | |       |   ||||       |         |
2163           usleep-2665  [001] ....  4186.475355: sys_nanosleep <-system_call_fastpath
2164           <idle>-0     [001] d.h1  4186.475409: hrtimer_interrupt <-smp_apic_timer_interrupt
2165           usleep-2665  [001] d.h1  4186.475426: hrtimer_interrupt <-smp_apic_timer_interrupt
2166           <idle>-0     [003] d.h1  4186.475426: hrtimer_interrupt <-smp_apic_timer_interrupt
2167           <idle>-0     [002] d.h1  4186.475427: hrtimer_interrupt <-smp_apic_timer_interrupt
2168
2169 To see which functions are being traced, you can cat the file:
2170
2171  # cat set_ftrace_filter
2172 hrtimer_interrupt
2173 sys_nanosleep
2174
2175
2176 Perhaps this is not enough. The filters also allow simple wild
2177 cards. Only the following are currently available
2178
2179   <match>*  - will match functions that begin with <match>
2180   *<match>  - will match functions that end with <match>
2181   *<match>* - will match functions that have <match> in it
2182
2183 These are the only wild cards which are supported.
2184
2185   <match>*<match> will not work.
2186
2187 Note: It is better to use quotes to enclose the wild cards,
2188       otherwise the shell may expand the parameters into names
2189       of files in the local directory.
2190
2191  # echo 'hrtimer_*' > set_ftrace_filter
2192
2193 Produces:
2194
2195 # tracer: function
2196 #
2197 # entries-in-buffer/entries-written: 897/897   #P:4
2198 #
2199 #                              _-----=> irqs-off
2200 #                             / _----=> need-resched
2201 #                            | / _---=> hardirq/softirq
2202 #                            || / _--=> preempt-depth
2203 #                            ||| /     delay
2204 #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
2205 #              | |       |   ||||       |         |
2206           <idle>-0     [003] dN.1  4228.547803: hrtimer_cancel <-tick_nohz_idle_exit
2207           <idle>-0     [003] dN.1  4228.547804: hrtimer_try_to_cancel <-hrtimer_cancel
2208           <idle>-0     [003] dN.2  4228.547805: hrtimer_force_reprogram <-__remove_hrtimer
2209           <idle>-0     [003] dN.1  4228.547805: hrtimer_forward <-tick_nohz_idle_exit
2210           <idle>-0     [003] dN.1  4228.547805: hrtimer_start_range_ns <-hrtimer_start_expires.constprop.11
2211           <idle>-0     [003] d..1  4228.547858: hrtimer_get_next_event <-get_next_timer_interrupt
2212           <idle>-0     [003] d..1  4228.547859: hrtimer_start <-__tick_nohz_idle_enter
2213           <idle>-0     [003] d..2  4228.547860: hrtimer_force_reprogram <-__rem
2214
2215 Notice that we lost the sys_nanosleep.
2216
2217  # cat set_ftrace_filter
2218 hrtimer_run_queues
2219 hrtimer_run_pending
2220 hrtimer_init
2221 hrtimer_cancel
2222 hrtimer_try_to_cancel
2223 hrtimer_forward
2224 hrtimer_start
2225 hrtimer_reprogram
2226 hrtimer_force_reprogram
2227 hrtimer_get_next_event
2228 hrtimer_interrupt
2229 hrtimer_nanosleep
2230 hrtimer_wakeup
2231 hrtimer_get_remaining
2232 hrtimer_get_res
2233 hrtimer_init_sleeper
2234
2235
2236 This is because the '>' and '>>' act just like they do in bash.
2237 To rewrite the filters, use '>'
2238 To append to the filters, use '>>'
2239
2240 To clear out a filter so that all functions will be recorded
2241 again:
2242
2243  # echo > set_ftrace_filter
2244  # cat set_ftrace_filter
2245  #
2246
2247 Again, now we want to append.
2248
2249  # echo sys_nanosleep > set_ftrace_filter
2250  # cat set_ftrace_filter
2251 sys_nanosleep
2252  # echo 'hrtimer_*' >> set_ftrace_filter
2253  # cat set_ftrace_filter
2254 hrtimer_run_queues
2255 hrtimer_run_pending
2256 hrtimer_init
2257 hrtimer_cancel
2258 hrtimer_try_to_cancel
2259 hrtimer_forward
2260 hrtimer_start
2261 hrtimer_reprogram
2262 hrtimer_force_reprogram
2263 hrtimer_get_next_event
2264 hrtimer_interrupt
2265 sys_nanosleep
2266 hrtimer_nanosleep
2267 hrtimer_wakeup
2268 hrtimer_get_remaining
2269 hrtimer_get_res
2270 hrtimer_init_sleeper
2271
2272
2273 The set_ftrace_notrace prevents those functions from being
2274 traced.
2275
2276  # echo '*preempt*' '*lock*' > set_ftrace_notrace
2277
2278 Produces:
2279
2280 # tracer: function
2281 #
2282 # entries-in-buffer/entries-written: 39608/39608   #P:4
2283 #
2284 #                              _-----=> irqs-off
2285 #                             / _----=> need-resched
2286 #                            | / _---=> hardirq/softirq
2287 #                            || / _--=> preempt-depth
2288 #                            ||| /     delay
2289 #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
2290 #              | |       |   ||||       |         |
2291             bash-1994  [000] ....  4342.324896: file_ra_state_init <-do_dentry_open
2292             bash-1994  [000] ....  4342.324897: open_check_o_direct <-do_last
2293             bash-1994  [000] ....  4342.324897: ima_file_check <-do_last
2294             bash-1994  [000] ....  4342.324898: process_measurement <-ima_file_check
2295             bash-1994  [000] ....  4342.324898: ima_get_action <-process_measurement
2296             bash-1994  [000] ....  4342.324898: ima_match_policy <-ima_get_action
2297             bash-1994  [000] ....  4342.324899: do_truncate <-do_last
2298             bash-1994  [000] ....  4342.324899: should_remove_suid <-do_truncate
2299             bash-1994  [000] ....  4342.324899: notify_change <-do_truncate
2300             bash-1994  [000] ....  4342.324900: current_fs_time <-notify_change
2301             bash-1994  [000] ....  4342.324900: current_kernel_time <-current_fs_time
2302             bash-1994  [000] ....  4342.324900: timespec_trunc <-current_fs_time
2303
2304 We can see that there's no more lock or preempt tracing.
2305
2306
2307 Dynamic ftrace with the function graph tracer
2308 ---------------------------------------------
2309
2310 Although what has been explained above concerns both the
2311 function tracer and the function-graph-tracer, there are some
2312 special features only available in the function-graph tracer.
2313
2314 If you want to trace only one function and all of its children,
2315 you just have to echo its name into set_graph_function:
2316
2317  echo __do_fault > set_graph_function
2318
2319 will produce the following "expanded" trace of the __do_fault()
2320 function:
2321
2322  0)               |  __do_fault() {
2323  0)               |    filemap_fault() {
2324  0)               |      find_lock_page() {
2325  0)   0.804 us    |        find_get_page();
2326  0)               |        __might_sleep() {
2327  0)   1.329 us    |        }
2328  0)   3.904 us    |      }
2329  0)   4.979 us    |    }
2330  0)   0.653 us    |    _spin_lock();
2331  0)   0.578 us    |    page_add_file_rmap();
2332  0)   0.525 us    |    native_set_pte_at();
2333  0)   0.585 us    |    _spin_unlock();
2334  0)               |    unlock_page() {
2335  0)   0.541 us    |      page_waitqueue();
2336  0)   0.639 us    |      __wake_up_bit();
2337  0)   2.786 us    |    }
2338  0) + 14.237 us   |  }
2339  0)               |  __do_fault() {
2340  0)               |    filemap_fault() {
2341  0)               |      find_lock_page() {
2342  0)   0.698 us    |        find_get_page();
2343  0)               |        __might_sleep() {
2344  0)   1.412 us    |        }
2345  0)   3.950 us    |      }
2346  0)   5.098 us    |    }
2347  0)   0.631 us    |    _spin_lock();
2348  0)   0.571 us    |    page_add_file_rmap();
2349  0)   0.526 us    |    native_set_pte_at();
2350  0)   0.586 us    |    _spin_unlock();
2351  0)               |    unlock_page() {
2352  0)   0.533 us    |      page_waitqueue();
2353  0)   0.638 us    |      __wake_up_bit();
2354  0)   2.793 us    |    }
2355  0) + 14.012 us   |  }
2356
2357 You can also expand several functions at once:
2358
2359  echo sys_open > set_graph_function
2360  echo sys_close >> set_graph_function
2361
2362 Now if you want to go back to trace all functions you can clear
2363 this special filter via:
2364
2365  echo > set_graph_function
2366
2367
2368 ftrace_enabled
2369 --------------
2370
2371 Note, the proc sysctl ftrace_enable is a big on/off switch for the
2372 function tracer. By default it is enabled (when function tracing is
2373 enabled in the kernel). If it is disabled, all function tracing is
2374 disabled. This includes not only the function tracers for ftrace, but
2375 also for any other uses (perf, kprobes, stack tracing, profiling, etc).
2376
2377 Please disable this with care.
2378
2379 This can be disable (and enabled) with:
2380
2381   sysctl kernel.ftrace_enabled=0
2382   sysctl kernel.ftrace_enabled=1
2383
2384  or
2385
2386   echo 0 > /proc/sys/kernel/ftrace_enabled
2387   echo 1 > /proc/sys/kernel/ftrace_enabled
2388
2389
2390 Filter commands
2391 ---------------
2392
2393 A few commands are supported by the set_ftrace_filter interface.
2394 Trace commands have the following format:
2395
2396 <function>:<command>:<parameter>
2397
2398 The following commands are supported:
2399
2400 - mod
2401   This command enables function filtering per module. The
2402   parameter defines the module. For example, if only the write*
2403   functions in the ext3 module are desired, run:
2404
2405    echo 'write*:mod:ext3' > set_ftrace_filter
2406
2407   This command interacts with the filter in the same way as
2408   filtering based on function names. Thus, adding more functions
2409   in a different module is accomplished by appending (>>) to the
2410   filter file. Remove specific module functions by prepending
2411   '!':
2412
2413    echo '!writeback*:mod:ext3' >> set_ftrace_filter
2414
2415 - traceon/traceoff
2416   These commands turn tracing on and off when the specified
2417   functions are hit. The parameter determines how many times the
2418   tracing system is turned on and off. If unspecified, there is
2419   no limit. For example, to disable tracing when a schedule bug
2420   is hit the first 5 times, run:
2421
2422    echo '__schedule_bug:traceoff:5' > set_ftrace_filter
2423
2424   To always disable tracing when __schedule_bug is hit:
2425
2426    echo '__schedule_bug:traceoff' > set_ftrace_filter
2427
2428   These commands are cumulative whether or not they are appended
2429   to set_ftrace_filter. To remove a command, prepend it by '!'
2430   and drop the parameter:
2431
2432    echo '!__schedule_bug:traceoff:0' > set_ftrace_filter
2433
2434     The above removes the traceoff command for __schedule_bug
2435     that have a counter. To remove commands without counters:
2436
2437    echo '!__schedule_bug:traceoff' > set_ftrace_filter
2438
2439 - snapshot
2440   Will cause a snapshot to be triggered when the function is hit.
2441
2442    echo 'native_flush_tlb_others:snapshot' > set_ftrace_filter
2443
2444   To only snapshot once:
2445
2446    echo 'native_flush_tlb_others:snapshot:1' > set_ftrace_filter
2447
2448   To remove the above commands:
2449
2450    echo '!native_flush_tlb_others:snapshot' > set_ftrace_filter
2451    echo '!native_flush_tlb_others:snapshot:0' > set_ftrace_filter
2452
2453 - enable_event/disable_event
2454   These commands can enable or disable a trace event. Note, because
2455   function tracing callbacks are very sensitive, when these commands
2456   are registered, the trace point is activated, but disabled in
2457   a "soft" mode. That is, the tracepoint will be called, but
2458   just will not be traced. The event tracepoint stays in this mode
2459   as long as there's a command that triggers it.
2460
2461    echo 'try_to_wake_up:enable_event:sched:sched_switch:2' > \
2462          set_ftrace_filter
2463
2464   The format is:
2465
2466     <function>:enable_event:<system>:<event>[:count]
2467     <function>:disable_event:<system>:<event>[:count]
2468
2469   To remove the events commands:
2470
2471
2472    echo '!try_to_wake_up:enable_event:sched:sched_switch:0' > \
2473          set_ftrace_filter
2474    echo '!schedule:disable_event:sched:sched_switch' > \
2475          set_ftrace_filter
2476
2477 - dump
2478   When the function is hit, it will dump the contents of the ftrace
2479   ring buffer to the console. This is useful if you need to debug
2480   something, and want to dump the trace when a certain function
2481   is hit. Perhaps its a function that is called before a tripple
2482   fault happens and does not allow you to get a regular dump.
2483
2484 - cpudump
2485   When the function is hit, it will dump the contents of the ftrace
2486   ring buffer for the current CPU to the console. Unlike the "dump"
2487   command, it only prints out the contents of the ring buffer for the
2488   CPU that executed the function that triggered the dump.
2489
2490 trace_pipe
2491 ----------
2492
2493 The trace_pipe outputs the same content as the trace file, but
2494 the effect on the tracing is different. Every read from
2495 trace_pipe is consumed. This means that subsequent reads will be
2496 different. The trace is live.
2497
2498  # echo function > current_tracer
2499  # cat trace_pipe > /tmp/trace.out &
2500 [1] 4153
2501  # echo 1 > tracing_on
2502  # usleep 1
2503  # echo 0 > tracing_on
2504  # cat trace
2505 # tracer: function
2506 #
2507 # entries-in-buffer/entries-written: 0/0   #P:4
2508 #
2509 #                              _-----=> irqs-off
2510 #                             / _----=> need-resched
2511 #                            | / _---=> hardirq/softirq
2512 #                            || / _--=> preempt-depth
2513 #                            ||| /     delay
2514 #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
2515 #              | |       |   ||||       |         |
2516
2517  #
2518  # cat /tmp/trace.out
2519             bash-1994  [000] ....  5281.568961: mutex_unlock <-rb_simple_write
2520             bash-1994  [000] ....  5281.568963: __mutex_unlock_slowpath <-mutex_unlock
2521             bash-1994  [000] ....  5281.568963: __fsnotify_parent <-fsnotify_modify
2522             bash-1994  [000] ....  5281.568964: fsnotify <-fsnotify_modify
2523             bash-1994  [000] ....  5281.568964: __srcu_read_lock <-fsnotify
2524             bash-1994  [000] ....  5281.568964: add_preempt_count <-__srcu_read_lock
2525             bash-1994  [000] ...1  5281.568965: sub_preempt_count <-__srcu_read_lock
2526             bash-1994  [000] ....  5281.568965: __srcu_read_unlock <-fsnotify
2527             bash-1994  [000] ....  5281.568967: sys_dup2 <-system_call_fastpath
2528
2529
2530 Note, reading the trace_pipe file will block until more input is
2531 added.
2532
2533 trace entries
2534 -------------
2535
2536 Having too much or not enough data can be troublesome in
2537 diagnosing an issue in the kernel. The file buffer_size_kb is
2538 used to modify the size of the internal trace buffers. The
2539 number listed is the number of entries that can be recorded per
2540 CPU. To know the full size, multiply the number of possible CPUs
2541 with the number of entries.
2542
2543  # cat buffer_size_kb
2544 1408 (units kilobytes)
2545
2546 Or simply read buffer_total_size_kb
2547
2548  # cat buffer_total_size_kb 
2549 5632
2550
2551 To modify the buffer, simple echo in a number (in 1024 byte segments).
2552
2553  # echo 10000 > buffer_size_kb
2554  # cat buffer_size_kb
2555 10000 (units kilobytes)
2556
2557 It will try to allocate as much as possible. If you allocate too
2558 much, it can cause Out-Of-Memory to trigger.
2559
2560  # echo 1000000000000 > buffer_size_kb
2561 -bash: echo: write error: Cannot allocate memory
2562  # cat buffer_size_kb
2563 85
2564
2565 The per_cpu buffers can be changed individually as well:
2566
2567  # echo 10000 > per_cpu/cpu0/buffer_size_kb
2568  # echo 100 > per_cpu/cpu1/buffer_size_kb
2569
2570 When the per_cpu buffers are not the same, the buffer_size_kb
2571 at the top level will just show an X
2572
2573  # cat buffer_size_kb
2574 X
2575
2576 This is where the buffer_total_size_kb is useful:
2577
2578  # cat buffer_total_size_kb 
2579 12916
2580
2581 Writing to the top level buffer_size_kb will reset all the buffers
2582 to be the same again.
2583
2584 Snapshot
2585 --------
2586 CONFIG_TRACER_SNAPSHOT makes a generic snapshot feature
2587 available to all non latency tracers. (Latency tracers which
2588 record max latency, such as "irqsoff" or "wakeup", can't use
2589 this feature, since those are already using the snapshot
2590 mechanism internally.)
2591
2592 Snapshot preserves a current trace buffer at a particular point
2593 in time without stopping tracing. Ftrace swaps the current
2594 buffer with a spare buffer, and tracing continues in the new
2595 current (=previous spare) buffer.
2596
2597 The following debugfs files in "tracing" are related to this
2598 feature:
2599
2600   snapshot:
2601
2602         This is used to take a snapshot and to read the output
2603         of the snapshot. Echo 1 into this file to allocate a
2604         spare buffer and to take a snapshot (swap), then read
2605         the snapshot from this file in the same format as
2606         "trace" (described above in the section "The File
2607         System"). Both reads snapshot and tracing are executable
2608         in parallel. When the spare buffer is allocated, echoing
2609         0 frees it, and echoing else (positive) values clear the
2610         snapshot contents.
2611         More details are shown in the table below.
2612
2613         status\input  |     0      |     1      |    else    |
2614         --------------+------------+------------+------------+
2615         not allocated |(do nothing)| alloc+swap |(do nothing)|
2616         --------------+------------+------------+------------+
2617         allocated     |    free    |    swap    |   clear    |
2618         --------------+------------+------------+------------+
2619
2620 Here is an example of using the snapshot feature.
2621
2622  # echo 1 > events/sched/enable
2623  # echo 1 > snapshot
2624  # cat snapshot
2625 # tracer: nop
2626 #
2627 # entries-in-buffer/entries-written: 71/71   #P:8
2628 #
2629 #                              _-----=> irqs-off
2630 #                             / _----=> need-resched
2631 #                            | / _---=> hardirq/softirq
2632 #                            || / _--=> preempt-depth
2633 #                            ||| /     delay
2634 #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
2635 #              | |       |   ||||       |         |
2636           <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
2637            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
2638 [...]
2639           <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
2640
2641  # cat trace
2642 # tracer: nop
2643 #
2644 # entries-in-buffer/entries-written: 77/77   #P:8
2645 #
2646 #                              _-----=> irqs-off
2647 #                             / _----=> need-resched
2648 #                            | / _---=> hardirq/softirq
2649 #                            || / _--=> preempt-depth
2650 #                            ||| /     delay
2651 #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
2652 #              | |       |   ||||       |         |
2653           <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
2654  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
2655 [...]
2656
2657
2658 If you try to use this snapshot feature when current tracer is
2659 one of the latency tracers, you will get the following results.
2660
2661  # echo wakeup > current_tracer
2662  # echo 1 > snapshot
2663 bash: echo: write error: Device or resource busy
2664  # cat snapshot
2665 cat: snapshot: Device or resource busy
2666
2667
2668 Instances
2669 ---------
2670 In the debugfs tracing directory is a directory called "instances".
2671 This directory can have new directories created inside of it using
2672 mkdir, and removing directories with rmdir. The directory created
2673 with mkdir in this directory will already contain files and other
2674 directories after it is created.
2675
2676  # mkdir instances/foo
2677  # ls instances/foo
2678 buffer_size_kb  buffer_total_size_kb  events  free_buffer  per_cpu
2679 set_event  snapshot  trace  trace_clock  trace_marker  trace_options
2680 trace_pipe  tracing_on
2681
2682 As you can see, the new directory looks similar to the tracing directory
2683 itself. In fact, it is very similar, except that the buffer and
2684 events are agnostic from the main director, or from any other
2685 instances that are created.
2686
2687 The files in the new directory work just like the files with the
2688 same name in the tracing directory except the buffer that is used
2689 is a separate and new buffer. The files affect that buffer but do not
2690 affect the main buffer with the exception of trace_options. Currently,
2691 the trace_options affect all instances and the top level buffer
2692 the same, but this may change in future releases. That is, options
2693 may become specific to the instance they reside in.
2694
2695 Notice that none of the function tracer files are there, nor is
2696 current_tracer and available_tracers. This is because the buffers
2697 can currently only have events enabled for them.
2698
2699  # mkdir instances/foo
2700  # mkdir instances/bar
2701  # mkdir instances/zoot
2702  # echo 100000 > buffer_size_kb
2703  # echo 1000 > instances/foo/buffer_size_kb
2704  # echo 5000 > instances/bar/per_cpu/cpu1/buffer_size_kb
2705  # echo function > current_trace
2706  # echo 1 > instances/foo/events/sched/sched_wakeup/enable
2707  # echo 1 > instances/foo/events/sched/sched_wakeup_new/enable
2708  # echo 1 > instances/foo/events/sched/sched_switch/enable
2709  # echo 1 > instances/bar/events/irq/enable
2710  # echo 1 > instances/zoot/events/syscalls/enable
2711  # cat trace_pipe
2712 CPU:2 [LOST 11745 EVENTS]
2713             bash-2044  [002] .... 10594.481032: _raw_spin_lock_irqsave <-get_page_from_freelist
2714             bash-2044  [002] d... 10594.481032: add_preempt_count <-_raw_spin_lock_irqsave
2715             bash-2044  [002] d..1 10594.481032: __rmqueue <-get_page_from_freelist
2716             bash-2044  [002] d..1 10594.481033: _raw_spin_unlock <-get_page_from_freelist
2717             bash-2044  [002] d..1 10594.481033: sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
2718             bash-2044  [002] d... 10594.481033: get_pageblock_flags_group <-get_pageblock_migratetype
2719             bash-2044  [002] d... 10594.481034: __mod_zone_page_state <-get_page_from_freelist
2720             bash-2044  [002] d... 10594.481034: zone_statistics <-get_page_from_freelist
2721             bash-2044  [002] d... 10594.481034: __inc_zone_state <-zone_statistics
2722             bash-2044  [002] d... 10594.481034: __inc_zone_state <-zone_statistics
2723             bash-2044  [002] .... 10594.481035: arch_dup_task_struct <-copy_process
2724 [...]
2725
2726  # cat instances/foo/trace_pipe
2727             bash-1998  [000] d..4   136.676759: sched_wakeup: comm=kworker/0:1 pid=59 prio=120 success=1 target_cpu=000
2728             bash-1998  [000] dN.4   136.676760: sched_wakeup: comm=bash pid=1998 prio=120 success=1 target_cpu=000
2729           <idle>-0     [003] d.h3   136.676906: sched_wakeup: comm=rcu_preempt pid=9 prio=120 success=1 target_cpu=003
2730           <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
2731      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
2732             bash-1998  [000] d..4   136.677014: sched_wakeup: comm=kworker/0:1 pid=59 prio=120 success=1 target_cpu=000
2733             bash-1998  [000] dN.4   136.677016: sched_wakeup: comm=bash pid=1998 prio=120 success=1 target_cpu=000
2734             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
2735      kworker/0:1-59    [000] d..4   136.677022: sched_wakeup: comm=sshd pid=1995 prio=120 success=1 target_cpu=001
2736      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
2737 [...]
2738
2739  # cat instances/bar/trace_pipe
2740      migration/1-14    [001] d.h3   138.732674: softirq_raise: vec=3 [action=NET_RX]
2741           <idle>-0     [001] dNh3   138.732725: softirq_raise: vec=3 [action=NET_RX]
2742             bash-1998  [000] d.h1   138.733101: softirq_raise: vec=1 [action=TIMER]
2743             bash-1998  [000] d.h1   138.733102: softirq_raise: vec=9 [action=RCU]
2744             bash-1998  [000] ..s2   138.733105: softirq_entry: vec=1 [action=TIMER]
2745             bash-1998  [000] ..s2   138.733106: softirq_exit: vec=1 [action=TIMER]
2746             bash-1998  [000] ..s2   138.733106: softirq_entry: vec=9 [action=RCU]
2747             bash-1998  [000] ..s2   138.733109: softirq_exit: vec=9 [action=RCU]
2748             sshd-1995  [001] d.h1   138.733278: irq_handler_entry: irq=21 name=uhci_hcd:usb4
2749             sshd-1995  [001] d.h1   138.733280: irq_handler_exit: irq=21 ret=unhandled
2750             sshd-1995  [001] d.h1   138.733281: irq_handler_entry: irq=21 name=eth0
2751             sshd-1995  [001] d.h1   138.733283: irq_handler_exit: irq=21 ret=handled
2752 [...]
2753
2754  # cat instances/zoot/trace
2755 # tracer: nop
2756 #
2757 # entries-in-buffer/entries-written: 18996/18996   #P:4
2758 #
2759 #                              _-----=> irqs-off
2760 #                             / _----=> need-resched
2761 #                            | / _---=> hardirq/softirq
2762 #                            || / _--=> preempt-depth
2763 #                            ||| /     delay
2764 #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
2765 #              | |       |   ||||       |         |
2766             bash-1998  [000] d...   140.733501: sys_write -> 0x2
2767             bash-1998  [000] d...   140.733504: sys_dup2(oldfd: a, newfd: 1)
2768             bash-1998  [000] d...   140.733506: sys_dup2 -> 0x1
2769             bash-1998  [000] d...   140.733508: sys_fcntl(fd: a, cmd: 1, arg: 0)
2770             bash-1998  [000] d...   140.733509: sys_fcntl -> 0x1
2771             bash-1998  [000] d...   140.733510: sys_close(fd: a)
2772             bash-1998  [000] d...   140.733510: sys_close -> 0x0
2773             bash-1998  [000] d...   140.733514: sys_rt_sigprocmask(how: 0, nset: 0, oset: 6e2768, sigsetsize: 8)
2774             bash-1998  [000] d...   140.733515: sys_rt_sigprocmask -> 0x0
2775             bash-1998  [000] d...   140.733516: sys_rt_sigaction(sig: 2, act: 7fff718846f0, oact: 7fff71884650, sigsetsize: 8)
2776             bash-1998  [000] d...   140.733516: sys_rt_sigaction -> 0x0
2777
2778 You can see that the trace of the top most trace buffer shows only
2779 the function tracing. The foo instance displays wakeups and task
2780 switches.
2781
2782 To remove the instances, simply delete their directories:
2783
2784  # rmdir instances/foo
2785  # rmdir instances/bar
2786  # rmdir instances/zoot
2787
2788 Note, if a process has a trace file open in one of the instance
2789 directories, the rmdir will fail with EBUSY.
2790
2791
2792 Stack trace
2793 -----------
2794 Since the kernel has a fixed sized stack, it is important not to
2795 waste it in functions. A kernel developer must be conscience of
2796 what they allocate on the stack. If they add too much, the system
2797 can be in danger of a stack overflow, and corruption will occur,
2798 usually leading to a system panic.
2799
2800 There are some tools that check this, usually with interrupts
2801 periodically checking usage. But if you can perform a check
2802 at every function call that will become very useful. As ftrace provides
2803 a function tracer, it makes it convenient to check the stack size
2804 at every function call. This is enabled via the stack tracer.
2805
2806 CONFIG_STACK_TRACER enables the ftrace stack tracing functionality.
2807 To enable it, write a '1' into /proc/sys/kernel/stack_tracer_enabled.
2808
2809  # echo 1 > /proc/sys/kernel/stack_tracer_enabled
2810
2811 You can also enable it from the kernel command line to trace
2812 the stack size of the kernel during boot up, by adding "stacktrace"
2813 to the kernel command line parameter.
2814
2815 After running it for a few minutes, the output looks like:
2816
2817  # cat stack_max_size
2818 2928
2819
2820  # cat stack_trace
2821         Depth    Size   Location    (18 entries)
2822         -----    ----   --------
2823   0)     2928     224   update_sd_lb_stats+0xbc/0x4ac
2824   1)     2704     160   find_busiest_group+0x31/0x1f1
2825   2)     2544     256   load_balance+0xd9/0x662
2826   3)     2288      80   idle_balance+0xbb/0x130
2827   4)     2208     128   __schedule+0x26e/0x5b9
2828   5)     2080      16   schedule+0x64/0x66
2829   6)     2064     128   schedule_timeout+0x34/0xe0
2830   7)     1936     112   wait_for_common+0x97/0xf1
2831   8)     1824      16   wait_for_completion+0x1d/0x1f
2832   9)     1808     128   flush_work+0xfe/0x119
2833  10)     1680      16   tty_flush_to_ldisc+0x1e/0x20
2834  11)     1664      48   input_available_p+0x1d/0x5c
2835  12)     1616      48   n_tty_poll+0x6d/0x134
2836  13)     1568      64   tty_poll+0x64/0x7f
2837  14)     1504     880   do_select+0x31e/0x511
2838  15)      624     400   core_sys_select+0x177/0x216
2839  16)      224      96   sys_select+0x91/0xb9
2840  17)      128     128   system_call_fastpath+0x16/0x1b
2841
2842 Note, if -mfentry is being used by gcc, functions get traced before
2843 they set up the stack frame. This means that leaf level functions
2844 are not tested by the stack tracer when -mfentry is used.
2845
2846 Currently, -mfentry is used by gcc 4.6.0 and above on x86 only.
2847
2848 ---------
2849
2850 More details can be found in the source code, in the
2851 kernel/trace/*.c files.