]> www.pilppa.org Git - linux-2.6-omap-h63xx.git/blob - Documentation/ftrace.txt
Merge branch 'mainline/function-graph' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-2.6-omap-h63xx.git] / Documentation / 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
11 Written for: 2.6.28-rc2
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 performance
19 issues that take place outside of user-space.
20
21 Although ftrace is the function tracer, it also includes an
22 infrastructure that allows for other types of tracing. Some of the
23 tracers that are currently in ftrace include a tracer to trace
24 context switches, the time it takes for a high priority task to
25 run after it was woken up, the time interrupts are disabled, and
26 more (ftrace allows for tracer plugins, which means that the list of
27 tracers can always grow).
28
29
30 The File System
31 ---------------
32
33 Ftrace uses the debugfs file system to hold the control files as well
34 as the files to display output.
35
36 To mount the debugfs system:
37
38   # mkdir /debug
39   # mount -t debugfs nodev /debug
40
41 (Note: it is more common to mount at /sys/kernel/debug, but for simplicity
42  this document will use /debug)
43
44 That's it! (assuming that you have ftrace configured into your kernel)
45
46 After mounting the debugfs, you can see a directory called
47 "tracing".  This directory contains the control and output files
48 of ftrace. Here is a list of some of the key files:
49
50
51  Note: all time values are in microseconds.
52
53   current_tracer: This is used to set or display the current tracer
54                 that is configured.
55
56   available_tracers: This holds the different types of tracers that
57                 have been compiled into the kernel. The tracers
58                 listed here can be configured by echoing their name
59                 into current_tracer.
60
61   tracing_enabled: This sets or displays whether the current_tracer
62                 is activated and tracing or not. Echo 0 into this
63                 file to disable the tracer or 1 to enable it.
64
65   trace: This file holds the output of the trace in a human readable
66                 format (described below).
67
68   latency_trace: This file shows the same trace but the information
69                 is organized more to display possible latencies
70                 in the system (described below).
71
72   trace_pipe: The output is the same as the "trace" file but this
73                 file is meant to be streamed with live tracing.
74                 Reads from this file will block until new data
75                 is retrieved. Unlike the "trace" and "latency_trace"
76                 files, this file is a consumer. This means reading
77                 from this file causes sequential reads to display
78                 more current data. Once data is read from this
79                 file, it is consumed, and will not be read
80                 again with a sequential read. The "trace" and
81                 "latency_trace" files are static, and if the
82                 tracer is not adding more data, they will display
83                 the same information every time they are read.
84
85   trace_options: This file lets the user control the amount of data
86                 that is displayed in one of the above output
87                 files.
88
89   trace_max_latency: Some of the tracers record the max latency.
90                 For example, the time interrupts are disabled.
91                 This time is saved in this file. The max trace
92                 will also be stored, and displayed by either
93                 "trace" or "latency_trace".  A new max trace will
94                 only be recorded if the latency is greater than
95                 the value in this file. (in microseconds)
96
97   buffer_size_kb: This sets or displays the number of kilobytes each CPU
98                 buffer can hold. The tracer buffers are the same size
99                 for each CPU. The displayed number is the size of the
100                 CPU buffer and not total size of all buffers. The
101                 trace buffers are allocated in pages (blocks of memory
102                 that the kernel uses for allocation, usually 4 KB in size).
103                 If the last page allocated has room for more bytes
104                 than requested, the rest of the page will be used,
105                 making the actual allocation bigger than requested.
106                 (Note, the size may not be a multiple of the page size due
107                 to buffer managment overhead.)
108
109                 This can only be updated when the current_tracer
110                 is set to "nop".
111
112   tracing_cpumask: This is a mask that lets the user only trace
113                 on specified CPUS. The format is a hex string
114                 representing the CPUS.
115
116   set_ftrace_filter: When dynamic ftrace is configured in (see the
117                 section below "dynamic ftrace"), the code is dynamically
118                 modified (code text rewrite) to disable calling of the
119                 function profiler (mcount). This lets tracing be configured
120                 in with practically no overhead in performance.  This also
121                 has a side effect of enabling or disabling specific functions
122                 to be traced. Echoing names of functions into this file
123                 will limit the trace to only those functions.
124
125   set_ftrace_notrace: This has an effect opposite to that of
126                 set_ftrace_filter. Any function that is added here will not
127                 be traced. If a function exists in both set_ftrace_filter
128                 and set_ftrace_notrace, the function will _not_ be traced.
129
130   set_ftrace_pid: Have the function tracer only trace a single thread.
131
132   available_filter_functions: This lists the functions that ftrace
133                 has processed and can trace. These are the function
134                 names that you can pass to "set_ftrace_filter" or
135                 "set_ftrace_notrace". (See the section "dynamic ftrace"
136                 below for more details.)
137
138
139 The Tracers
140 -----------
141
142 Here is the list of current tracers that may be configured.
143
144   function - function tracer that uses mcount to trace all functions.
145
146   sched_switch - traces the context switches between tasks.
147
148   irqsoff - traces the areas that disable interrupts and saves
149                 the trace with the longest max latency.
150                 See tracing_max_latency.  When a new max is recorded,
151                 it replaces the old trace. It is best to view this
152                 trace via the latency_trace file.
153
154   preemptoff - Similar to irqsoff but traces and records the amount of
155                 time for which preemption is disabled.
156
157   preemptirqsoff - Similar to irqsoff and preemptoff, but traces and
158                  records the largest time for which irqs and/or preemption
159                  is disabled.
160
161   wakeup - Traces and records the max latency that it takes for
162                 the highest priority task to get scheduled after
163                 it has been woken up.
164
165   nop - This is not a tracer. To remove all tracers from tracing
166                 simply echo "nop" into current_tracer.
167
168   hw-branch-tracer - traces branches on all cpu's in a circular buffer.
169
170
171 Examples of using the tracer
172 ----------------------------
173
174 Here are typical examples of using the tracers when controlling them only
175 with the debugfs interface (without using any user-land utilities).
176
177 Output format:
178 --------------
179
180 Here is an example of the output format of the file "trace"
181
182                              --------
183 # tracer: function
184 #
185 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
186 #              | |      |          |         |
187             bash-4251  [01] 10152.583854: path_put <-path_walk
188             bash-4251  [01] 10152.583855: dput <-path_put
189             bash-4251  [01] 10152.583855: _atomic_dec_and_lock <-dput
190                              --------
191
192 A header is printed with the tracer name that is represented by the trace.
193 In this case the tracer is "function". Then a header showing the format. Task
194 name "bash", the task PID "4251", the CPU that it was running on
195 "01", the timestamp in <secs>.<usecs> format, the function name that was
196 traced "path_put" and the parent function that called this function
197 "path_walk". The timestamp is the time at which the function was
198 entered.
199
200 The sched_switch tracer also includes tracing of task wakeups and
201 context switches.
202
203      ksoftirqd/1-7     [01]  1453.070013:      7:115:R   +  2916:115:S
204      ksoftirqd/1-7     [01]  1453.070013:      7:115:R   +    10:115:S
205      ksoftirqd/1-7     [01]  1453.070013:      7:115:R ==>    10:115:R
206         events/1-10    [01]  1453.070013:     10:115:S ==>  2916:115:R
207      kondemand/1-2916  [01]  1453.070013:   2916:115:S ==>     7:115:R
208      ksoftirqd/1-7     [01]  1453.070013:      7:115:S ==>     0:140:R
209
210 Wake ups are represented by a "+" and the context switches are shown as
211 "==>".  The format is:
212
213  Context switches:
214
215        Previous task              Next Task
216
217   <pid>:<prio>:<state>  ==>  <pid>:<prio>:<state>
218
219  Wake ups:
220
221        Current task               Task waking up
222
223   <pid>:<prio>:<state>    +  <pid>:<prio>:<state>
224
225 The prio is the internal kernel priority, which is the inverse of the
226 priority that is usually displayed by user-space tools. Zero represents
227 the highest priority (99). Prio 100 starts the "nice" priorities with
228 100 being equal to nice -20 and 139 being nice 19. The prio "140" is
229 reserved for the idle task which is the lowest priority thread (pid 0).
230
231
232 Latency trace format
233 --------------------
234
235 For traces that display latency times, the latency_trace file gives
236 somewhat more information to see why a latency happened. Here is a typical
237 trace.
238
239 # tracer: irqsoff
240 #
241 irqsoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
242 --------------------------------------------------------------------
243  latency: 97 us, #3/3, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
244     -----------------
245     | task: swapper-0 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
246     -----------------
247  => started at: apic_timer_interrupt
248  => ended at:   do_softirq
249
250 #                _------=> CPU#
251 #               / _-----=> irqs-off
252 #              | / _----=> need-resched
253 #              || / _---=> hardirq/softirq
254 #              ||| / _--=> preempt-depth
255 #              |||| /
256 #              |||||     delay
257 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
258 #     \   /    |||||   \   |   /
259   <idle>-0     0d..1    0us+: trace_hardirqs_off_thunk (apic_timer_interrupt)
260   <idle>-0     0d.s.   97us : __do_softirq (do_softirq)
261   <idle>-0     0d.s1   98us : trace_hardirqs_on (do_softirq)
262
263
264
265 This shows that the current tracer is "irqsoff" tracing the time for which
266 interrupts were disabled. It gives the trace version and the version
267 of the kernel upon which this was executed on (2.6.26-rc8). Then it displays
268 the max latency in microsecs (97 us). The number of trace entries displayed
269 and the total number recorded (both are three: #3/3). The type of
270 preemption that was used (PREEMPT). VP, KP, SP, and HP are always zero
271 and are reserved for later use. #P is the number of online CPUS (#P:2).
272
273 The task is the process that was running when the latency occurred.
274 (swapper pid: 0).
275
276 The start and stop (the functions in which the interrupts were disabled and
277 enabled respectively) that caused the latencies:
278
279   apic_timer_interrupt is where the interrupts were disabled.
280   do_softirq is where they were enabled again.
281
282 The next lines after the header are the trace itself. The header
283 explains which is which.
284
285   cmd: The name of the process in the trace.
286
287   pid: The PID of that process.
288
289   CPU#: The CPU which the process was running on.
290
291   irqs-off: 'd' interrupts are disabled. '.' otherwise.
292             Note: If the architecture does not support a way to
293                   read the irq flags variable, an 'X' will always
294                   be printed here.
295
296   need-resched: 'N' task need_resched is set, '.' otherwise.
297
298   hardirq/softirq:
299         'H' - hard irq occurred inside a softirq.
300         'h' - hard irq is running
301         's' - soft irq is running
302         '.' - normal context.
303
304   preempt-depth: The level of preempt_disabled
305
306 The above is mostly meaningful for kernel developers.
307
308   time: This differs from the trace file output. The trace file output
309         includes an absolute timestamp. The timestamp used by the
310         latency_trace file is relative to the start of the trace.
311
312   delay: This is just to help catch your eye a bit better. And
313         needs to be fixed to be only relative to the same CPU.
314         The marks are determined by the difference between this
315         current trace and the next trace.
316          '!' - greater than preempt_mark_thresh (default 100)
317          '+' - greater than 1 microsecond
318          ' ' - less than or equal to 1 microsecond.
319
320   The rest is the same as the 'trace' file.
321
322
323 trace_options
324 -------------
325
326 The trace_options file is used to control what gets printed in the trace
327 output. To see what is available, simply cat the file:
328
329   cat /debug/tracing/trace_options
330   print-parent nosym-offset nosym-addr noverbose noraw nohex nobin \
331  noblock nostacktrace nosched-tree nouserstacktrace nosym-userobj
332
333 To disable one of the options, echo in the option prepended with "no".
334
335   echo noprint-parent > /debug/tracing/trace_options
336
337 To enable an option, leave off the "no".
338
339   echo sym-offset > /debug/tracing/trace_options
340
341 Here are the available options:
342
343   print-parent - On function traces, display the calling function
344                 as well as the function being traced.
345
346   print-parent:
347    bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul <-strict_strtoul
348
349   noprint-parent:
350    bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul
351
352
353   sym-offset - Display not only the function name, but also the offset
354                 in the function. For example, instead of seeing just
355                 "ktime_get", you will see "ktime_get+0xb/0x20".
356
357   sym-offset:
358    bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul+0x6/0xa0
359
360   sym-addr - this will also display the function address as well as
361                 the function name.
362
363   sym-addr:
364    bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul <c0339346>
365
366   verbose - This deals with the latency_trace file.
367
368     bash  4000 1 0 00000000 00010a95 [58127d26] 1720.415ms \
369     (+0.000ms): simple_strtoul (strict_strtoul)
370
371   raw - This will display raw numbers. This option is best for use with
372         user applications that can translate the raw numbers better than
373         having it done in the kernel.
374
375   hex - Similar to raw, but the numbers will be in a hexadecimal format.
376
377   bin - This will print out the formats in raw binary.
378
379   block - TBD (needs update)
380
381   stacktrace - This is one of the options that changes the trace itself.
382                 When a trace is recorded, so is the stack of functions.
383                 This allows for back traces of trace sites.
384
385   userstacktrace - This option changes the trace.
386                    It records a stacktrace of the current userspace thread.
387
388   sym-userobj - when user stacktrace are enabled, look up which object the
389                 address belongs to, and print a relative address
390                 This is especially useful when ASLR is on, otherwise you don't
391                 get a chance to resolve the address to object/file/line after the app is no
392                 longer running
393
394                 The lookup is performed when you read trace,trace_pipe,latency_trace. Example:
395
396                 a.out-1623  [000] 40874.465068: /root/a.out[+0x480] <-/root/a.out[+0
397 x494] <- /root/a.out[+0x4a8] <- /lib/libc-2.7.so[+0x1e1a6]
398
399   sched-tree - TBD (any users??)
400
401
402 sched_switch
403 ------------
404
405 This tracer simply records schedule switches. Here is an example
406 of how to use it.
407
408  # echo sched_switch > /debug/tracing/current_tracer
409  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
410  # sleep 1
411  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
412  # cat /debug/tracing/trace
413
414 # tracer: sched_switch
415 #
416 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
417 #              | |      |          |         |
418             bash-3997  [01]   240.132281:   3997:120:R   +  4055:120:R
419             bash-3997  [01]   240.132284:   3997:120:R ==>  4055:120:R
420            sleep-4055  [01]   240.132371:   4055:120:S ==>  3997:120:R
421             bash-3997  [01]   240.132454:   3997:120:R   +  4055:120:S
422             bash-3997  [01]   240.132457:   3997:120:R ==>  4055:120:R
423            sleep-4055  [01]   240.132460:   4055:120:D ==>  3997:120:R
424             bash-3997  [01]   240.132463:   3997:120:R   +  4055:120:D
425             bash-3997  [01]   240.132465:   3997:120:R ==>  4055:120:R
426           <idle>-0     [00]   240.132589:      0:140:R   +     4:115:S
427           <idle>-0     [00]   240.132591:      0:140:R ==>     4:115:R
428      ksoftirqd/0-4     [00]   240.132595:      4:115:S ==>     0:140:R
429           <idle>-0     [00]   240.132598:      0:140:R   +     4:115:S
430           <idle>-0     [00]   240.132599:      0:140:R ==>     4:115:R
431      ksoftirqd/0-4     [00]   240.132603:      4:115:S ==>     0:140:R
432            sleep-4055  [01]   240.133058:   4055:120:S ==>  3997:120:R
433  [...]
434
435
436 As we have discussed previously about this format, the header shows
437 the name of the trace and points to the options. The "FUNCTION"
438 is a misnomer since here it represents the wake ups and context
439 switches.
440
441 The sched_switch file only lists the wake ups (represented with '+')
442 and context switches ('==>') with the previous task or current task
443 first followed by the next task or task waking up. The format for both
444 of these is PID:KERNEL-PRIO:TASK-STATE. Remember that the KERNEL-PRIO
445 is the inverse of the actual priority with zero (0) being the highest
446 priority and the nice values starting at 100 (nice -20). Below is
447 a quick chart to map the kernel priority to user land priorities.
448
449   Kernel priority: 0 to 99    ==> user RT priority 99 to 0
450   Kernel priority: 100 to 139 ==> user nice -20 to 19
451   Kernel priority: 140        ==> idle task priority
452
453 The task states are:
454
455  R - running : wants to run, may not actually be running
456  S - sleep   : process is waiting to be woken up (handles signals)
457  D - disk sleep (uninterruptible sleep) : process must be woken up
458                                         (ignores signals)
459  T - stopped : process suspended
460  t - traced  : process is being traced (with something like gdb)
461  Z - zombie  : process waiting to be cleaned up
462  X - unknown
463
464
465 ftrace_enabled
466 --------------
467
468 The following tracers (listed below) give different output depending
469 on whether or not the sysctl ftrace_enabled is set. To set ftrace_enabled,
470 one can either use the sysctl function or set it via the proc
471 file system interface.
472
473   sysctl kernel.ftrace_enabled=1
474
475  or
476
477   echo 1 > /proc/sys/kernel/ftrace_enabled
478
479 To disable ftrace_enabled simply replace the '1' with '0' in
480 the above commands.
481
482 When ftrace_enabled is set the tracers will also record the functions
483 that are within the trace. The descriptions of the tracers
484 will also show an example with ftrace enabled.
485
486
487 irqsoff
488 -------
489
490 When interrupts are disabled, the CPU can not react to any other
491 external event (besides NMIs and SMIs). This prevents the timer
492 interrupt from triggering or the mouse interrupt from letting the
493 kernel know of a new mouse event. The result is a latency with the
494 reaction time.
495
496 The irqsoff tracer tracks the time for which interrupts are disabled.
497 When a new maximum latency is hit, the tracer saves the trace leading up
498 to that latency point so that every time a new maximum is reached, the old
499 saved trace is discarded and the new trace is saved.
500
501 To reset the maximum, echo 0 into tracing_max_latency. Here is an
502 example:
503
504  # echo irqsoff > /debug/tracing/current_tracer
505  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_max_latency
506  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
507  # ls -ltr
508  [...]
509  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
510  # cat /debug/tracing/latency_trace
511 # tracer: irqsoff
512 #
513 irqsoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26
514 --------------------------------------------------------------------
515  latency: 12 us, #3/3, CPU#1 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
516     -----------------
517     | task: bash-3730 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
518     -----------------
519  => started at: sys_setpgid
520  => ended at:   sys_setpgid
521
522 #                _------=> CPU#
523 #               / _-----=> irqs-off
524 #              | / _----=> need-resched
525 #              || / _---=> hardirq/softirq
526 #              ||| / _--=> preempt-depth
527 #              |||| /
528 #              |||||     delay
529 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
530 #     \   /    |||||   \   |   /
531     bash-3730  1d...    0us : _write_lock_irq (sys_setpgid)
532     bash-3730  1d..1    1us+: _write_unlock_irq (sys_setpgid)
533     bash-3730  1d..2   14us : trace_hardirqs_on (sys_setpgid)
534
535
536 Here we see that that we had a latency of 12 microsecs (which is
537 very good). The _write_lock_irq in sys_setpgid disabled interrupts.
538 The difference between the 12 and the displayed timestamp 14us occurred
539 because the clock was incremented between the time of recording the max
540 latency and the time of recording the function that had that latency.
541
542 Note the above example had ftrace_enabled not set. If we set the
543 ftrace_enabled, we get a much larger output:
544
545 # tracer: irqsoff
546 #
547 irqsoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
548 --------------------------------------------------------------------
549  latency: 50 us, #101/101, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
550     -----------------
551     | task: ls-4339 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
552     -----------------
553  => started at: __alloc_pages_internal
554  => ended at:   __alloc_pages_internal
555
556 #                _------=> CPU#
557 #               / _-----=> irqs-off
558 #              | / _----=> need-resched
559 #              || / _---=> hardirq/softirq
560 #              ||| / _--=> preempt-depth
561 #              |||| /
562 #              |||||     delay
563 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
564 #     \   /    |||||   \   |   /
565       ls-4339  0...1    0us+: get_page_from_freelist (__alloc_pages_internal)
566       ls-4339  0d..1    3us : rmqueue_bulk (get_page_from_freelist)
567       ls-4339  0d..1    3us : _spin_lock (rmqueue_bulk)
568       ls-4339  0d..1    4us : add_preempt_count (_spin_lock)
569       ls-4339  0d..2    4us : __rmqueue (rmqueue_bulk)
570       ls-4339  0d..2    5us : __rmqueue_smallest (__rmqueue)
571       ls-4339  0d..2    5us : __mod_zone_page_state (__rmqueue_smallest)
572       ls-4339  0d..2    6us : __rmqueue (rmqueue_bulk)
573       ls-4339  0d..2    6us : __rmqueue_smallest (__rmqueue)
574       ls-4339  0d..2    7us : __mod_zone_page_state (__rmqueue_smallest)
575       ls-4339  0d..2    7us : __rmqueue (rmqueue_bulk)
576       ls-4339  0d..2    8us : __rmqueue_smallest (__rmqueue)
577 [...]
578       ls-4339  0d..2   46us : __rmqueue_smallest (__rmqueue)
579       ls-4339  0d..2   47us : __mod_zone_page_state (__rmqueue_smallest)
580       ls-4339  0d..2   47us : __rmqueue (rmqueue_bulk)
581       ls-4339  0d..2   48us : __rmqueue_smallest (__rmqueue)
582       ls-4339  0d..2   48us : __mod_zone_page_state (__rmqueue_smallest)
583       ls-4339  0d..2   49us : _spin_unlock (rmqueue_bulk)
584       ls-4339  0d..2   49us : sub_preempt_count (_spin_unlock)
585       ls-4339  0d..1   50us : get_page_from_freelist (__alloc_pages_internal)
586       ls-4339  0d..2   51us : trace_hardirqs_on (__alloc_pages_internal)
587
588
589
590 Here we traced a 50 microsecond latency. But we also see all the
591 functions that were called during that time. Note that by enabling
592 function tracing, we incur an added overhead. This overhead may
593 extend the latency times. But nevertheless, this trace has provided
594 some very helpful debugging information.
595
596
597 preemptoff
598 ----------
599
600 When preemption is disabled, we may be able to receive interrupts but
601 the task cannot be preempted and a higher priority task must wait
602 for preemption to be enabled again before it can preempt a lower
603 priority task.
604
605 The preemptoff tracer traces the places that disable preemption.
606 Like the irqsoff tracer, it records the maximum latency for which preemption
607 was disabled. The control of preemptoff tracer is much like the irqsoff
608 tracer.
609
610  # echo preemptoff > /debug/tracing/current_tracer
611  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_max_latency
612  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
613  # ls -ltr
614  [...]
615  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
616  # cat /debug/tracing/latency_trace
617 # tracer: preemptoff
618 #
619 preemptoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
620 --------------------------------------------------------------------
621  latency: 29 us, #3/3, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
622     -----------------
623     | task: sshd-4261 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
624     -----------------
625  => started at: do_IRQ
626  => ended at:   __do_softirq
627
628 #                _------=> CPU#
629 #               / _-----=> irqs-off
630 #              | / _----=> need-resched
631 #              || / _---=> hardirq/softirq
632 #              ||| / _--=> preempt-depth
633 #              |||| /
634 #              |||||     delay
635 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
636 #     \   /    |||||   \   |   /
637     sshd-4261  0d.h.    0us+: irq_enter (do_IRQ)
638     sshd-4261  0d.s.   29us : _local_bh_enable (__do_softirq)
639     sshd-4261  0d.s1   30us : trace_preempt_on (__do_softirq)
640
641
642 This has some more changes. Preemption was disabled when an interrupt
643 came in (notice the 'h'), and was enabled while doing a softirq.
644 (notice the 's'). But we also see that interrupts have been disabled
645 when entering the preempt off section and leaving it (the 'd').
646 We do not know if interrupts were enabled in the mean time.
647
648 # tracer: preemptoff
649 #
650 preemptoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
651 --------------------------------------------------------------------
652  latency: 63 us, #87/87, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
653     -----------------
654     | task: sshd-4261 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
655     -----------------
656  => started at: remove_wait_queue
657  => ended at:   __do_softirq
658
659 #                _------=> CPU#
660 #               / _-----=> irqs-off
661 #              | / _----=> need-resched
662 #              || / _---=> hardirq/softirq
663 #              ||| / _--=> preempt-depth
664 #              |||| /
665 #              |||||     delay
666 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
667 #     \   /    |||||   \   |   /
668     sshd-4261  0d..1    0us : _spin_lock_irqsave (remove_wait_queue)
669     sshd-4261  0d..1    1us : _spin_unlock_irqrestore (remove_wait_queue)
670     sshd-4261  0d..1    2us : do_IRQ (common_interrupt)
671     sshd-4261  0d..1    2us : irq_enter (do_IRQ)
672     sshd-4261  0d..1    2us : idle_cpu (irq_enter)
673     sshd-4261  0d..1    3us : add_preempt_count (irq_enter)
674     sshd-4261  0d.h1    3us : idle_cpu (irq_enter)
675     sshd-4261  0d.h.    4us : handle_fasteoi_irq (do_IRQ)
676 [...]
677     sshd-4261  0d.h.   12us : add_preempt_count (_spin_lock)
678     sshd-4261  0d.h1   12us : ack_ioapic_quirk_irq (handle_fasteoi_irq)
679     sshd-4261  0d.h1   13us : move_native_irq (ack_ioapic_quirk_irq)
680     sshd-4261  0d.h1   13us : _spin_unlock (handle_fasteoi_irq)
681     sshd-4261  0d.h1   14us : sub_preempt_count (_spin_unlock)
682     sshd-4261  0d.h1   14us : irq_exit (do_IRQ)
683     sshd-4261  0d.h1   15us : sub_preempt_count (irq_exit)
684     sshd-4261  0d..2   15us : do_softirq (irq_exit)
685     sshd-4261  0d...   15us : __do_softirq (do_softirq)
686     sshd-4261  0d...   16us : __local_bh_disable (__do_softirq)
687     sshd-4261  0d...   16us+: add_preempt_count (__local_bh_disable)
688     sshd-4261  0d.s4   20us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
689     sshd-4261  0d.s4   21us : sub_preempt_count (local_bh_enable)
690     sshd-4261  0d.s5   21us : sub_preempt_count (local_bh_enable)
691 [...]
692     sshd-4261  0d.s6   41us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
693     sshd-4261  0d.s6   42us : sub_preempt_count (local_bh_enable)
694     sshd-4261  0d.s7   42us : sub_preempt_count (local_bh_enable)
695     sshd-4261  0d.s5   43us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
696     sshd-4261  0d.s5   43us : sub_preempt_count (local_bh_enable_ip)
697     sshd-4261  0d.s6   44us : sub_preempt_count (local_bh_enable_ip)
698     sshd-4261  0d.s5   44us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
699     sshd-4261  0d.s5   45us : sub_preempt_count (local_bh_enable)
700 [...]
701     sshd-4261  0d.s.   63us : _local_bh_enable (__do_softirq)
702     sshd-4261  0d.s1   64us : trace_preempt_on (__do_softirq)
703
704
705 The above is an example of the preemptoff trace with ftrace_enabled
706 set. Here we see that interrupts were disabled the entire time.
707 The irq_enter code lets us know that we entered an interrupt 'h'.
708 Before that, the functions being traced still show that it is not
709 in an interrupt, but we can see from the functions themselves that
710 this is not the case.
711
712 Notice that __do_softirq when called does not have a preempt_count.
713 It may seem that we missed a preempt enabling. What really happened
714 is that the preempt count is held on the thread's stack and we
715 switched to the softirq stack (4K stacks in effect). The code
716 does not copy the preempt count, but because interrupts are disabled,
717 we do not need to worry about it. Having a tracer like this is good
718 for letting people know what really happens inside the kernel.
719
720
721 preemptirqsoff
722 --------------
723
724 Knowing the locations that have interrupts disabled or preemption
725 disabled for the longest times is helpful. But sometimes we would
726 like to know when either preemption and/or interrupts are disabled.
727
728 Consider the following code:
729
730     local_irq_disable();
731     call_function_with_irqs_off();
732     preempt_disable();
733     call_function_with_irqs_and_preemption_off();
734     local_irq_enable();
735     call_function_with_preemption_off();
736     preempt_enable();
737
738 The irqsoff tracer will record the total length of
739 call_function_with_irqs_off() and
740 call_function_with_irqs_and_preemption_off().
741
742 The preemptoff tracer will record the total length of
743 call_function_with_irqs_and_preemption_off() and
744 call_function_with_preemption_off().
745
746 But neither will trace the time that interrupts and/or preemption
747 is disabled. This total time is the time that we can not schedule.
748 To record this time, use the preemptirqsoff tracer.
749
750 Again, using this trace is much like the irqsoff and preemptoff tracers.
751
752  # echo preemptirqsoff > /debug/tracing/current_tracer
753  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_max_latency
754  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
755  # ls -ltr
756  [...]
757  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
758  # cat /debug/tracing/latency_trace
759 # tracer: preemptirqsoff
760 #
761 preemptirqsoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
762 --------------------------------------------------------------------
763  latency: 293 us, #3/3, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
764     -----------------
765     | task: ls-4860 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
766     -----------------
767  => started at: apic_timer_interrupt
768  => ended at:   __do_softirq
769
770 #                _------=> CPU#
771 #               / _-----=> irqs-off
772 #              | / _----=> need-resched
773 #              || / _---=> hardirq/softirq
774 #              ||| / _--=> preempt-depth
775 #              |||| /
776 #              |||||     delay
777 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
778 #     \   /    |||||   \   |   /
779       ls-4860  0d...    0us!: trace_hardirqs_off_thunk (apic_timer_interrupt)
780       ls-4860  0d.s.  294us : _local_bh_enable (__do_softirq)
781       ls-4860  0d.s1  294us : trace_preempt_on (__do_softirq)
782
783
784
785 The trace_hardirqs_off_thunk is called from assembly on x86 when
786 interrupts are disabled in the assembly code. Without the function
787 tracing, we do not know if interrupts were enabled within the preemption
788 points. We do see that it started with preemption enabled.
789
790 Here is a trace with ftrace_enabled set:
791
792
793 # tracer: preemptirqsoff
794 #
795 preemptirqsoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
796 --------------------------------------------------------------------
797  latency: 105 us, #183/183, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
798     -----------------
799     | task: sshd-4261 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
800     -----------------
801  => started at: write_chan
802  => ended at:   __do_softirq
803
804 #                _------=> CPU#
805 #               / _-----=> irqs-off
806 #              | / _----=> need-resched
807 #              || / _---=> hardirq/softirq
808 #              ||| / _--=> preempt-depth
809 #              |||| /
810 #              |||||     delay
811 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
812 #     \   /    |||||   \   |   /
813       ls-4473  0.N..    0us : preempt_schedule (write_chan)
814       ls-4473  0dN.1    1us : _spin_lock (schedule)
815       ls-4473  0dN.1    2us : add_preempt_count (_spin_lock)
816       ls-4473  0d..2    2us : put_prev_task_fair (schedule)
817 [...]
818       ls-4473  0d..2   13us : set_normalized_timespec (ktime_get_ts)
819       ls-4473  0d..2   13us : __switch_to (schedule)
820     sshd-4261  0d..2   14us : finish_task_switch (schedule)
821     sshd-4261  0d..2   14us : _spin_unlock_irq (finish_task_switch)
822     sshd-4261  0d..1   15us : add_preempt_count (_spin_lock_irqsave)
823     sshd-4261  0d..2   16us : _spin_unlock_irqrestore (hrtick_set)
824     sshd-4261  0d..2   16us : do_IRQ (common_interrupt)
825     sshd-4261  0d..2   17us : irq_enter (do_IRQ)
826     sshd-4261  0d..2   17us : idle_cpu (irq_enter)
827     sshd-4261  0d..2   18us : add_preempt_count (irq_enter)
828     sshd-4261  0d.h2   18us : idle_cpu (irq_enter)
829     sshd-4261  0d.h.   18us : handle_fasteoi_irq (do_IRQ)
830     sshd-4261  0d.h.   19us : _spin_lock (handle_fasteoi_irq)
831     sshd-4261  0d.h.   19us : add_preempt_count (_spin_lock)
832     sshd-4261  0d.h1   20us : _spin_unlock (handle_fasteoi_irq)
833     sshd-4261  0d.h1   20us : sub_preempt_count (_spin_unlock)
834 [...]
835     sshd-4261  0d.h1   28us : _spin_unlock (handle_fasteoi_irq)
836     sshd-4261  0d.h1   29us : sub_preempt_count (_spin_unlock)
837     sshd-4261  0d.h2   29us : irq_exit (do_IRQ)
838     sshd-4261  0d.h2   29us : sub_preempt_count (irq_exit)
839     sshd-4261  0d..3   30us : do_softirq (irq_exit)
840     sshd-4261  0d...   30us : __do_softirq (do_softirq)
841     sshd-4261  0d...   31us : __local_bh_disable (__do_softirq)
842     sshd-4261  0d...   31us+: add_preempt_count (__local_bh_disable)
843     sshd-4261  0d.s4   34us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
844 [...]
845     sshd-4261  0d.s3   43us : sub_preempt_count (local_bh_enable_ip)
846     sshd-4261  0d.s4   44us : sub_preempt_count (local_bh_enable_ip)
847     sshd-4261  0d.s3   44us : smp_apic_timer_interrupt (apic_timer_interrupt)
848     sshd-4261  0d.s3   45us : irq_enter (smp_apic_timer_interrupt)
849     sshd-4261  0d.s3   45us : idle_cpu (irq_enter)
850     sshd-4261  0d.s3   46us : add_preempt_count (irq_enter)
851     sshd-4261  0d.H3   46us : idle_cpu (irq_enter)
852     sshd-4261  0d.H3   47us : hrtimer_interrupt (smp_apic_timer_interrupt)
853     sshd-4261  0d.H3   47us : ktime_get (hrtimer_interrupt)
854 [...]
855     sshd-4261  0d.H3   81us : tick_program_event (hrtimer_interrupt)
856     sshd-4261  0d.H3   82us : ktime_get (tick_program_event)
857     sshd-4261  0d.H3   82us : ktime_get_ts (ktime_get)
858     sshd-4261  0d.H3   83us : getnstimeofday (ktime_get_ts)
859     sshd-4261  0d.H3   83us : set_normalized_timespec (ktime_get_ts)
860     sshd-4261  0d.H3   84us : clockevents_program_event (tick_program_event)
861     sshd-4261  0d.H3   84us : lapic_next_event (clockevents_program_event)
862     sshd-4261  0d.H3   85us : irq_exit (smp_apic_timer_interrupt)
863     sshd-4261  0d.H3   85us : sub_preempt_count (irq_exit)
864     sshd-4261  0d.s4   86us : sub_preempt_count (irq_exit)
865     sshd-4261  0d.s3   86us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
866 [...]
867     sshd-4261  0d.s1   98us : sub_preempt_count (net_rx_action)
868     sshd-4261  0d.s.   99us : add_preempt_count (_spin_lock_irq)
869     sshd-4261  0d.s1   99us+: _spin_unlock_irq (run_timer_softirq)
870     sshd-4261  0d.s.  104us : _local_bh_enable (__do_softirq)
871     sshd-4261  0d.s.  104us : sub_preempt_count (_local_bh_enable)
872     sshd-4261  0d.s.  105us : _local_bh_enable (__do_softirq)
873     sshd-4261  0d.s1  105us : trace_preempt_on (__do_softirq)
874
875
876 This is a very interesting trace. It started with the preemption of
877 the ls task. We see that the task had the "need_resched" bit set
878 via the 'N' in the trace.  Interrupts were disabled before the spin_lock
879 at the beginning of the trace. We see that a schedule took place to run
880 sshd.  When the interrupts were enabled, we took an interrupt.
881 On return from the interrupt handler, the softirq ran. We took another
882 interrupt while running the softirq as we see from the capital 'H'.
883
884
885 wakeup
886 ------
887
888 In a Real-Time environment it is very important to know the wakeup
889 time it takes for the highest priority task that is woken up to the
890 time that it executes. This is also known as "schedule latency".
891 I stress the point that this is about RT tasks. It is also important
892 to know the scheduling latency of non-RT tasks, but the average
893 schedule latency is better for non-RT tasks. Tools like
894 LatencyTop are more appropriate for such measurements.
895
896 Real-Time environments are interested in the worst case latency.
897 That is the longest latency it takes for something to happen, and
898 not the average. We can have a very fast scheduler that may only
899 have a large latency once in a while, but that would not work well
900 with Real-Time tasks.  The wakeup tracer was designed to record
901 the worst case wakeups of RT tasks. Non-RT tasks are not recorded
902 because the tracer only records one worst case and tracing non-RT
903 tasks that are unpredictable will overwrite the worst case latency
904 of RT tasks.
905
906 Since this tracer only deals with RT tasks, we will run this slightly
907 differently than we did with the previous tracers. Instead of performing
908 an 'ls', we will run 'sleep 1' under 'chrt' which changes the
909 priority of the task.
910
911  # echo wakeup > /debug/tracing/current_tracer
912  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_max_latency
913  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
914  # chrt -f 5 sleep 1
915  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
916  # cat /debug/tracing/latency_trace
917 # tracer: wakeup
918 #
919 wakeup latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
920 --------------------------------------------------------------------
921  latency: 4 us, #2/2, CPU#1 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
922     -----------------
923     | task: sleep-4901 (uid:0 nice:0 policy:1 rt_prio:5)
924     -----------------
925
926 #                _------=> CPU#
927 #               / _-----=> irqs-off
928 #              | / _----=> need-resched
929 #              || / _---=> hardirq/softirq
930 #              ||| / _--=> preempt-depth
931 #              |||| /
932 #              |||||     delay
933 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
934 #     \   /    |||||   \   |   /
935   <idle>-0     1d.h4    0us+: try_to_wake_up (wake_up_process)
936   <idle>-0     1d..4    4us : schedule (cpu_idle)
937
938
939
940 Running this on an idle system, we see that it only took 4 microseconds
941 to perform the task switch.  Note, since the trace marker in the
942 schedule is before the actual "switch", we stop the tracing when
943 the recorded task is about to schedule in. This may change if
944 we add a new marker at the end of the scheduler.
945
946 Notice that the recorded task is 'sleep' with the PID of 4901 and it
947 has an rt_prio of 5. This priority is user-space priority and not
948 the internal kernel priority. The policy is 1 for SCHED_FIFO and 2
949 for SCHED_RR.
950
951 Doing the same with chrt -r 5 and ftrace_enabled set.
952
953 # tracer: wakeup
954 #
955 wakeup latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
956 --------------------------------------------------------------------
957  latency: 50 us, #60/60, CPU#1 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
958     -----------------
959     | task: sleep-4068 (uid:0 nice:0 policy:2 rt_prio:5)
960     -----------------
961
962 #                _------=> CPU#
963 #               / _-----=> irqs-off
964 #              | / _----=> need-resched
965 #              || / _---=> hardirq/softirq
966 #              ||| / _--=> preempt-depth
967 #              |||| /
968 #              |||||     delay
969 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
970 #     \   /    |||||   \   |   /
971 ksoftirq-7     1d.H3    0us : try_to_wake_up (wake_up_process)
972 ksoftirq-7     1d.H4    1us : sub_preempt_count (marker_probe_cb)
973 ksoftirq-7     1d.H3    2us : check_preempt_wakeup (try_to_wake_up)
974 ksoftirq-7     1d.H3    3us : update_curr (check_preempt_wakeup)
975 ksoftirq-7     1d.H3    4us : calc_delta_mine (update_curr)
976 ksoftirq-7     1d.H3    5us : __resched_task (check_preempt_wakeup)
977 ksoftirq-7     1d.H3    6us : task_wake_up_rt (try_to_wake_up)
978 ksoftirq-7     1d.H3    7us : _spin_unlock_irqrestore (try_to_wake_up)
979 [...]
980 ksoftirq-7     1d.H2   17us : irq_exit (smp_apic_timer_interrupt)
981 ksoftirq-7     1d.H2   18us : sub_preempt_count (irq_exit)
982 ksoftirq-7     1d.s3   19us : sub_preempt_count (irq_exit)
983 ksoftirq-7     1..s2   20us : rcu_process_callbacks (__do_softirq)
984 [...]
985 ksoftirq-7     1..s2   26us : __rcu_process_callbacks (rcu_process_callbacks)
986 ksoftirq-7     1d.s2   27us : _local_bh_enable (__do_softirq)
987 ksoftirq-7     1d.s2   28us : sub_preempt_count (_local_bh_enable)
988 ksoftirq-7     1.N.3   29us : sub_preempt_count (ksoftirqd)
989 ksoftirq-7     1.N.2   30us : _cond_resched (ksoftirqd)
990 ksoftirq-7     1.N.2   31us : __cond_resched (_cond_resched)
991 ksoftirq-7     1.N.2   32us : add_preempt_count (__cond_resched)
992 ksoftirq-7     1.N.2   33us : schedule (__cond_resched)
993 ksoftirq-7     1.N.2   33us : add_preempt_count (schedule)
994 ksoftirq-7     1.N.3   34us : hrtick_clear (schedule)
995 ksoftirq-7     1dN.3   35us : _spin_lock (schedule)
996 ksoftirq-7     1dN.3   36us : add_preempt_count (_spin_lock)
997 ksoftirq-7     1d..4   37us : put_prev_task_fair (schedule)
998 ksoftirq-7     1d..4   38us : update_curr (put_prev_task_fair)
999 [...]
1000 ksoftirq-7     1d..5   47us : _spin_trylock (tracing_record_cmdline)
1001 ksoftirq-7     1d..5   48us : add_preempt_count (_spin_trylock)
1002 ksoftirq-7     1d..6   49us : _spin_unlock (tracing_record_cmdline)
1003 ksoftirq-7     1d..6   49us : sub_preempt_count (_spin_unlock)
1004 ksoftirq-7     1d..4   50us : schedule (__cond_resched)
1005
1006 The interrupt went off while running ksoftirqd. This task runs at
1007 SCHED_OTHER. Why did not we see the 'N' set early? This may be
1008 a harmless bug with x86_32 and 4K stacks. On x86_32 with 4K stacks
1009 configured, the interrupt and softirq run with their own stack.
1010 Some information is held on the top of the task's stack (need_resched
1011 and preempt_count are both stored there). The setting of the NEED_RESCHED
1012 bit is done directly to the task's stack, but the reading of the
1013 NEED_RESCHED is done by looking at the current stack, which in this case
1014 is the stack for the hard interrupt. This hides the fact that NEED_RESCHED
1015 has been set. We do not see the 'N' until we switch back to the task's
1016 assigned stack.
1017
1018 function
1019 --------
1020
1021 This tracer is the function tracer. Enabling the function tracer
1022 can be done from the debug file system. Make sure the ftrace_enabled is
1023 set; otherwise this tracer is a nop.
1024
1025  # sysctl kernel.ftrace_enabled=1
1026  # echo function > /debug/tracing/current_tracer
1027  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
1028  # usleep 1
1029  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
1030  # cat /debug/tracing/trace
1031 # tracer: function
1032 #
1033 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1034 #              | |      |          |         |
1035             bash-4003  [00]   123.638713: finish_task_switch <-schedule
1036             bash-4003  [00]   123.638714: _spin_unlock_irq <-finish_task_switch
1037             bash-4003  [00]   123.638714: sub_preempt_count <-_spin_unlock_irq
1038             bash-4003  [00]   123.638715: hrtick_set <-schedule
1039             bash-4003  [00]   123.638715: _spin_lock_irqsave <-hrtick_set
1040             bash-4003  [00]   123.638716: add_preempt_count <-_spin_lock_irqsave
1041             bash-4003  [00]   123.638716: _spin_unlock_irqrestore <-hrtick_set
1042             bash-4003  [00]   123.638717: sub_preempt_count <-_spin_unlock_irqrestore
1043             bash-4003  [00]   123.638717: hrtick_clear <-hrtick_set
1044             bash-4003  [00]   123.638718: sub_preempt_count <-schedule
1045             bash-4003  [00]   123.638718: sub_preempt_count <-preempt_schedule
1046             bash-4003  [00]   123.638719: wait_for_completion <-__stop_machine_run
1047             bash-4003  [00]   123.638719: wait_for_common <-wait_for_completion
1048             bash-4003  [00]   123.638720: _spin_lock_irq <-wait_for_common
1049             bash-4003  [00]   123.638720: add_preempt_count <-_spin_lock_irq
1050 [...]
1051
1052
1053 Note: function tracer uses ring buffers to store the above entries.
1054 The newest data may overwrite the oldest data. Sometimes using echo to
1055 stop the trace is not sufficient because the tracing could have overwritten
1056 the data that you wanted to record. For this reason, it is sometimes better to
1057 disable tracing directly from a program. This allows you to stop the
1058 tracing at the point that you hit the part that you are interested in.
1059 To disable the tracing directly from a C program, something like following
1060 code snippet can be used:
1061
1062 int trace_fd;
1063 [...]
1064 int main(int argc, char *argv[]) {
1065         [...]
1066         trace_fd = open("/debug/tracing/tracing_enabled", O_WRONLY);
1067         [...]
1068         if (condition_hit()) {
1069                 write(trace_fd, "0", 1);
1070         }
1071         [...]
1072 }
1073
1074 Note: Here we hard coded the path name. The debugfs mount is not
1075 guaranteed to be at /debug (and is more commonly at /sys/kernel/debug).
1076 For simple one time traces, the above is sufficent. For anything else,
1077 a search through /proc/mounts may be needed to find where the debugfs
1078 file-system is mounted.
1079
1080
1081 Single thread tracing
1082 ---------------------
1083
1084 By writing into /debug/tracing/set_ftrace_pid you can trace a
1085 single thread. For example:
1086
1087 # cat /debug/tracing/set_ftrace_pid
1088 no pid
1089 # echo 3111 > /debug/tracing/set_ftrace_pid
1090 # cat /debug/tracing/set_ftrace_pid
1091 3111
1092 # echo function > /debug/tracing/current_tracer
1093 # cat /debug/tracing/trace | head
1094  # tracer: function
1095  #
1096  #           TASK-PID    CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1097  #              | |       |          |         |
1098      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254676: finish_task_switch <-thread_return
1099      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254681: hrtimer_cancel <-schedule_hrtimeout_range
1100      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254682: hrtimer_try_to_cancel <-hrtimer_cancel
1101      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254683: lock_hrtimer_base <-hrtimer_try_to_cancel
1102      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254685: fget_light <-do_sys_poll
1103      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254686: pipe_poll <-do_sys_poll
1104 # echo -1 > /debug/tracing/set_ftrace_pid
1105 # cat /debug/tracing/trace |head
1106  # tracer: function
1107  #
1108  #           TASK-PID    CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1109  #              | |       |          |         |
1110  ##### CPU 3 buffer started ####
1111      yum-updatesd-3111  [003]  1701.957688: free_poll_entry <-poll_freewait
1112      yum-updatesd-3111  [003]  1701.957689: remove_wait_queue <-free_poll_entry
1113      yum-updatesd-3111  [003]  1701.957691: fput <-free_poll_entry
1114      yum-updatesd-3111  [003]  1701.957692: audit_syscall_exit <-sysret_audit
1115      yum-updatesd-3111  [003]  1701.957693: path_put <-audit_syscall_exit
1116
1117 If you want to trace a function when executing, you could use
1118 something like this simple program:
1119
1120 #include <stdio.h>
1121 #include <stdlib.h>
1122 #include <sys/types.h>
1123 #include <sys/stat.h>
1124 #include <fcntl.h>
1125 #include <unistd.h>
1126
1127 int main (int argc, char **argv)
1128 {
1129         if (argc < 1)
1130                 exit(-1);
1131
1132         if (fork() > 0) {
1133                 int fd, ffd;
1134                 char line[64];
1135                 int s;
1136
1137                 ffd = open("/debug/tracing/current_tracer", O_WRONLY);
1138                 if (ffd < 0)
1139                         exit(-1);
1140                 write(ffd, "nop", 3);
1141
1142                 fd = open("/debug/tracing/set_ftrace_pid", O_WRONLY);
1143                 s = sprintf(line, "%d\n", getpid());
1144                 write(fd, line, s);
1145
1146                 write(ffd, "function", 8);
1147
1148                 close(fd);
1149                 close(ffd);
1150
1151                 execvp(argv[1], argv+1);
1152         }
1153
1154         return 0;
1155 }
1156
1157
1158 hw-branch-tracer (x86 only)
1159 ---------------------------
1160
1161 This tracer uses the x86 last branch tracing hardware feature to
1162 collect a branch trace on all cpus with relatively low overhead.
1163
1164 The tracer uses a fixed-size circular buffer per cpu and only
1165 traces ring 0 branches. The trace file dumps that buffer in the
1166 following format:
1167
1168 # tracer: hw-branch-tracer
1169 #
1170 # CPU#        TO  <-  FROM
1171    0  scheduler_tick+0xb5/0x1bf   <-  task_tick_idle+0x5/0x6
1172    2  run_posix_cpu_timers+0x2b/0x72a     <-  run_posix_cpu_timers+0x25/0x72a
1173    0  scheduler_tick+0x139/0x1bf          <-  scheduler_tick+0xed/0x1bf
1174    0  scheduler_tick+0x17c/0x1bf          <-  scheduler_tick+0x148/0x1bf
1175    2  run_posix_cpu_timers+0x9e/0x72a     <-  run_posix_cpu_timers+0x5e/0x72a
1176    0  scheduler_tick+0x1b6/0x1bf          <-  scheduler_tick+0x1aa/0x1bf
1177
1178
1179 The tracer may be used to dump the trace for the oops'ing cpu on a
1180 kernel oops into the system log. To enable this, ftrace_dump_on_oops
1181 must be set. To set ftrace_dump_on_oops, one can either use the sysctl
1182 function or set it via the proc system interface.
1183
1184   sysctl kernel.ftrace_dump_on_oops=1
1185
1186 or
1187
1188   echo 1 > /proc/sys/kernel/ftrace_dump_on_oops
1189
1190
1191 Here's an example of such a dump after a null pointer dereference in a
1192 kernel module:
1193
1194 [57848.105921] BUG: unable to handle kernel NULL pointer dereference at 0000000000000000
1195 [57848.106019] IP: [<ffffffffa0000006>] open+0x6/0x14 [oops]
1196 [57848.106019] PGD 2354e9067 PUD 2375e7067 PMD 0
1197 [57848.106019] Oops: 0002 [#1] SMP
1198 [57848.106019] last sysfs file: /sys/devices/pci0000:00/0000:00:1e.0/0000:20:05.0/local_cpus
1199 [57848.106019] Dumping ftrace buffer:
1200 [57848.106019] ---------------------------------
1201 [...]
1202 [57848.106019]    0  chrdev_open+0xe6/0x165       <-  cdev_put+0x23/0x24
1203 [57848.106019]    0  chrdev_open+0x117/0x165      <-  chrdev_open+0xfa/0x165
1204 [57848.106019]    0  chrdev_open+0x120/0x165      <-  chrdev_open+0x11c/0x165
1205 [57848.106019]    0  chrdev_open+0x134/0x165      <-  chrdev_open+0x12b/0x165
1206 [57848.106019]    0  open+0x0/0x14 [oops]         <-  chrdev_open+0x144/0x165
1207 [57848.106019]    0  page_fault+0x0/0x30          <-  open+0x6/0x14 [oops]
1208 [57848.106019]    0  error_entry+0x0/0x5b         <-  page_fault+0x4/0x30
1209 [57848.106019]    0  error_kernelspace+0x0/0x31   <-  error_entry+0x59/0x5b
1210 [57848.106019]    0  error_sti+0x0/0x1    <-  error_kernelspace+0x2d/0x31
1211 [57848.106019]    0  page_fault+0x9/0x30          <-  error_sti+0x0/0x1
1212 [57848.106019]    0  do_page_fault+0x0/0x881      <-  page_fault+0x1a/0x30
1213 [...]
1214 [57848.106019]    0  do_page_fault+0x66b/0x881    <-  is_prefetch+0x1ee/0x1f2
1215 [57848.106019]    0  do_page_fault+0x6e0/0x881    <-  do_page_fault+0x67a/0x881
1216 [57848.106019]    0  oops_begin+0x0/0x96          <-  do_page_fault+0x6e0/0x881
1217 [57848.106019]    0  trace_hw_branch_oops+0x0/0x2d        <-  oops_begin+0x9/0x96
1218 [...]
1219 [57848.106019]    0  ds_suspend_bts+0x2a/0xe3     <-  ds_suspend_bts+0x1a/0xe3
1220 [57848.106019] ---------------------------------
1221 [57848.106019] CPU 0
1222 [57848.106019] Modules linked in: oops
1223 [57848.106019] Pid: 5542, comm: cat Tainted: G        W  2.6.28 #23
1224 [57848.106019] RIP: 0010:[<ffffffffa0000006>]  [<ffffffffa0000006>] open+0x6/0x14 [oops]
1225 [57848.106019] RSP: 0018:ffff880235457d48  EFLAGS: 00010246
1226 [...]
1227
1228
1229 dynamic ftrace
1230 --------------
1231
1232 If CONFIG_DYNAMIC_FTRACE is set, the system will run with
1233 virtually no overhead when function tracing is disabled. The way
1234 this works is the mcount function call (placed at the start of
1235 every kernel function, produced by the -pg switch in gcc), starts
1236 of pointing to a simple return. (Enabling FTRACE will include the
1237 -pg switch in the compiling of the kernel.)
1238
1239 At compile time every C file object is run through the
1240 recordmcount.pl script (located in the scripts directory). This
1241 script will process the C object using objdump to find all the
1242 locations in the .text section that call mcount. (Note, only
1243 the .text section is processed, since processing other sections
1244 like .init.text may cause races due to those sections being freed).
1245
1246 A new section called "__mcount_loc" is created that holds references
1247 to all the mcount call sites in the .text section. This section is
1248 compiled back into the original object. The final linker will add
1249 all these references into a single table.
1250
1251 On boot up, before SMP is initialized, the dynamic ftrace code
1252 scans this table and updates all the locations into nops. It also
1253 records the locations, which are added to the available_filter_functions
1254 list.  Modules are processed as they are loaded and before they are
1255 executed.  When a module is unloaded, it also removes its functions from
1256 the ftrace function list. This is automatic in the module unload
1257 code, and the module author does not need to worry about it.
1258
1259 When tracing is enabled, kstop_machine is called to prevent races
1260 with the CPUS executing code being modified (which can cause the
1261 CPU to do undesireable things), and the nops are patched back
1262 to calls. But this time, they do not call mcount (which is just
1263 a function stub). They now call into the ftrace infrastructure.
1264
1265 One special side-effect to the recording of the functions being
1266 traced is that we can now selectively choose which functions we
1267 wish to trace and which ones we want the mcount calls to remain as
1268 nops.
1269
1270 Two files are used, one for enabling and one for disabling the tracing
1271 of specified functions. They are:
1272
1273   set_ftrace_filter
1274
1275 and
1276
1277   set_ftrace_notrace
1278
1279 A list of available functions that you can add to these files is listed
1280 in:
1281
1282    available_filter_functions
1283
1284  # cat /debug/tracing/available_filter_functions
1285 put_prev_task_idle
1286 kmem_cache_create
1287 pick_next_task_rt
1288 get_online_cpus
1289 pick_next_task_fair
1290 mutex_lock
1291 [...]
1292
1293 If I am only interested in sys_nanosleep and hrtimer_interrupt:
1294
1295  # echo sys_nanosleep hrtimer_interrupt \
1296                 > /debug/tracing/set_ftrace_filter
1297  # echo ftrace > /debug/tracing/current_tracer
1298  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
1299  # usleep 1
1300  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
1301  # cat /debug/tracing/trace
1302 # tracer: ftrace
1303 #
1304 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1305 #              | |      |          |         |
1306           usleep-4134  [00]  1317.070017: hrtimer_interrupt <-smp_apic_timer_interrupt
1307           usleep-4134  [00]  1317.070111: sys_nanosleep <-syscall_call
1308           <idle>-0     [00]  1317.070115: hrtimer_interrupt <-smp_apic_timer_interrupt
1309
1310 To see which functions are being traced, you can cat the file:
1311
1312  # cat /debug/tracing/set_ftrace_filter
1313 hrtimer_interrupt
1314 sys_nanosleep
1315
1316
1317 Perhaps this is not enough. The filters also allow simple wild cards.
1318 Only the following are currently available
1319
1320   <match>*  - will match functions that begin with <match>
1321   *<match>  - will match functions that end with <match>
1322   *<match>* - will match functions that have <match> in it
1323
1324 These are the only wild cards which are supported.
1325
1326   <match>*<match> will not work.
1327
1328 Note: It is better to use quotes to enclose the wild cards, otherwise
1329   the shell may expand the parameters into names of files in the local
1330   directory.
1331
1332  # echo 'hrtimer_*' > /debug/tracing/set_ftrace_filter
1333
1334 Produces:
1335
1336 # tracer: ftrace
1337 #
1338 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1339 #              | |      |          |         |
1340             bash-4003  [00]  1480.611794: hrtimer_init <-copy_process
1341             bash-4003  [00]  1480.611941: hrtimer_start <-hrtick_set
1342             bash-4003  [00]  1480.611956: hrtimer_cancel <-hrtick_clear
1343             bash-4003  [00]  1480.611956: hrtimer_try_to_cancel <-hrtimer_cancel
1344           <idle>-0     [00]  1480.612019: hrtimer_get_next_event <-get_next_timer_interrupt
1345           <idle>-0     [00]  1480.612025: hrtimer_get_next_event <-get_next_timer_interrupt
1346           <idle>-0     [00]  1480.612032: hrtimer_get_next_event <-get_next_timer_interrupt
1347           <idle>-0     [00]  1480.612037: hrtimer_get_next_event <-get_next_timer_interrupt
1348           <idle>-0     [00]  1480.612382: hrtimer_get_next_event <-get_next_timer_interrupt
1349
1350
1351 Notice that we lost the sys_nanosleep.
1352
1353  # cat /debug/tracing/set_ftrace_filter
1354 hrtimer_run_queues
1355 hrtimer_run_pending
1356 hrtimer_init
1357 hrtimer_cancel
1358 hrtimer_try_to_cancel
1359 hrtimer_forward
1360 hrtimer_start
1361 hrtimer_reprogram
1362 hrtimer_force_reprogram
1363 hrtimer_get_next_event
1364 hrtimer_interrupt
1365 hrtimer_nanosleep
1366 hrtimer_wakeup
1367 hrtimer_get_remaining
1368 hrtimer_get_res
1369 hrtimer_init_sleeper
1370
1371
1372 This is because the '>' and '>>' act just like they do in bash.
1373 To rewrite the filters, use '>'
1374 To append to the filters, use '>>'
1375
1376 To clear out a filter so that all functions will be recorded again:
1377
1378  # echo > /debug/tracing/set_ftrace_filter
1379  # cat /debug/tracing/set_ftrace_filter
1380  #
1381
1382 Again, now we want to append.
1383
1384  # echo sys_nanosleep > /debug/tracing/set_ftrace_filter
1385  # cat /debug/tracing/set_ftrace_filter
1386 sys_nanosleep
1387  # echo 'hrtimer_*' >> /debug/tracing/set_ftrace_filter
1388  # cat /debug/tracing/set_ftrace_filter
1389 hrtimer_run_queues
1390 hrtimer_run_pending
1391 hrtimer_init
1392 hrtimer_cancel
1393 hrtimer_try_to_cancel
1394 hrtimer_forward
1395 hrtimer_start
1396 hrtimer_reprogram
1397 hrtimer_force_reprogram
1398 hrtimer_get_next_event
1399 hrtimer_interrupt
1400 sys_nanosleep
1401 hrtimer_nanosleep
1402 hrtimer_wakeup
1403 hrtimer_get_remaining
1404 hrtimer_get_res
1405 hrtimer_init_sleeper
1406
1407
1408 The set_ftrace_notrace prevents those functions from being traced.
1409
1410  # echo '*preempt*' '*lock*' > /debug/tracing/set_ftrace_notrace
1411
1412 Produces:
1413
1414 # tracer: ftrace
1415 #
1416 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1417 #              | |      |          |         |
1418             bash-4043  [01]   115.281644: finish_task_switch <-schedule
1419             bash-4043  [01]   115.281645: hrtick_set <-schedule
1420             bash-4043  [01]   115.281645: hrtick_clear <-hrtick_set
1421             bash-4043  [01]   115.281646: wait_for_completion <-__stop_machine_run
1422             bash-4043  [01]   115.281647: wait_for_common <-wait_for_completion
1423             bash-4043  [01]   115.281647: kthread_stop <-stop_machine_run
1424             bash-4043  [01]   115.281648: init_waitqueue_head <-kthread_stop
1425             bash-4043  [01]   115.281648: wake_up_process <-kthread_stop
1426             bash-4043  [01]   115.281649: try_to_wake_up <-wake_up_process
1427
1428 We can see that there's no more lock or preempt tracing.
1429
1430 trace_pipe
1431 ----------
1432
1433 The trace_pipe outputs the same content as the trace file, but the effect
1434 on the tracing is different. Every read from trace_pipe is consumed.
1435 This means that subsequent reads will be different. The trace
1436 is live.
1437
1438  # echo function > /debug/tracing/current_tracer
1439  # cat /debug/tracing/trace_pipe > /tmp/trace.out &
1440 [1] 4153
1441  # echo 1 > /debug/tracing/tracing_enabled
1442  # usleep 1
1443  # echo 0 > /debug/tracing/tracing_enabled
1444  # cat /debug/tracing/trace
1445 # tracer: function
1446 #
1447 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1448 #              | |      |          |         |
1449
1450  #
1451  # cat /tmp/trace.out
1452             bash-4043  [00] 41.267106: finish_task_switch <-schedule
1453             bash-4043  [00] 41.267106: hrtick_set <-schedule
1454             bash-4043  [00] 41.267107: hrtick_clear <-hrtick_set
1455             bash-4043  [00] 41.267108: wait_for_completion <-__stop_machine_run
1456             bash-4043  [00] 41.267108: wait_for_common <-wait_for_completion
1457             bash-4043  [00] 41.267109: kthread_stop <-stop_machine_run
1458             bash-4043  [00] 41.267109: init_waitqueue_head <-kthread_stop
1459             bash-4043  [00] 41.267110: wake_up_process <-kthread_stop
1460             bash-4043  [00] 41.267110: try_to_wake_up <-wake_up_process
1461             bash-4043  [00] 41.267111: select_task_rq_rt <-try_to_wake_up
1462
1463
1464 Note, reading the trace_pipe file will block until more input is added.
1465 By changing the tracer, trace_pipe will issue an EOF. We needed
1466 to set the function tracer _before_ we "cat" the trace_pipe file.
1467
1468
1469 trace entries
1470 -------------
1471
1472 Having too much or not enough data can be troublesome in diagnosing
1473 an issue in the kernel. The file buffer_size_kb is used to modify
1474 the size of the internal trace buffers. The number listed
1475 is the number of entries that can be recorded per CPU. To know
1476 the full size, multiply the number of possible CPUS with the
1477 number of entries.
1478
1479  # cat /debug/tracing/buffer_size_kb
1480 1408 (units kilobytes)
1481
1482 Note, to modify this, you must have tracing completely disabled. To do that,
1483 echo "nop" into the current_tracer. If the current_tracer is not set
1484 to "nop", an EINVAL error will be returned.
1485
1486  # echo nop > /debug/tracing/current_tracer
1487  # echo 10000 > /debug/tracing/buffer_size_kb
1488  # cat /debug/tracing/buffer_size_kb
1489 10000 (units kilobytes)
1490
1491 The number of pages which will be allocated is limited to a percentage
1492 of available memory. Allocating too much will produce an error.
1493
1494  # echo 1000000000000 > /debug/tracing/buffer_size_kb
1495 -bash: echo: write error: Cannot allocate memory
1496  # cat /debug/tracing/buffer_size_kb
1497 85
1498