Linux内核 -- ftrace 调试工具培训

ftrace 技术培训文档

技术背景

ftrace 是 Linux 内核中的一个跟踪框架，用于调试和分析内核中的性能问题。它允许开发者跟踪内核函数的调用和执行情况，从而帮助定位性能瓶颈和异常行为。

编译和部署 ftrace

开启 ftrace 内核选项

1. 配置内核选项：

   在编译内核时，需要确保以下选项被启用。运行 make menuconfig，并在菜单中找到 ftrace 相关选项进行配置：

   Kernel hacking  --->
       Tracers  --->
           [*] Tracing support
           [*]   Kernel Function Tracer
           [*]   Kernel Function Graph Tracer
           [*]   Interrupts-off Latency Tracer
           [*]   Preemption-off Latency Tracer
           [*]   Scheduling Latency Tracer
           [*]   Trace syscalls
           [*]   Enable ftrace-based function graph anomaly detection
   

2. 编译并安装内核：

   完成配置后，编译并安装新的内核。

   make -j$(nproc)
   make modules_install
   make install
   reboot
   

使用 ftrace

1. 挂载 debugfs：

   ftrace 的信息存储在 debugfs 文件系统中。首先需要挂载 debugfs：

   mount -t debugfs none /sys/kernel/debug
   

2. 启用跟踪：

   可以通过以下步骤来启用和查看跟踪信息：

   • 启用功能跟踪：

     echo function > /sys/kernel/debug/tracing/current_tracer
     

   • 启动跟踪：

     echo 1 > /sys/kernel/debug/tracing/tracing_on
     

   • 查看跟踪输出：

     cat /sys/kernel/debug/tracing/trace
     

   • 停止跟踪：

     echo 0 > /sys/kernel/debug/tracing/tracing_on
     

   • 清除跟踪缓冲区：

     echo > /sys/kernel/debug/tracing/trace
     

示例脚本

下面是一个简单的脚本示例，用于启用 ftrace 并捕获一些内核函数调用的跟踪信息：

#!/bin/bash
# 挂载 debugfs
mount -t debugfs none /sys/kernel/debug
# 选择 function tracer
echo function > /sys/kernel/debug/tracing/current_tracer
# 启用跟踪
echo 1 > /sys/kernel/debug/tracing/tracing_on
# 运行一些命令以生成跟踪信息
ls / > /dev/null
# 停止跟踪
echo 0 > /sys/kernel/debug/tracing/tracing_on
# 显示跟踪信息
cat /sys/kernel/debug/tracing/trace
# 清除跟踪缓冲区
echo > /sys/kernel/debug/tracing/trace

分析 ftrace 输出

当您执行 cat /sys/kernel/debug/tracing/trace 时，输出的格式通常如下：

# tracer: function
#
#           TASK-PID    CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
#              | |       |         |         |
          ls-2516    [000]    123.456789:  vfs_open