Merge branch 'master' of ssh://axboe@router.home.kernel.dk/data/git/blktrace
[blktrace.git] / doc / blktrace.tex
1 \documentclass{article}
2
3 %
4 % Copyright (C) 2005 Alan D. Brunelle <Alan.Brunelle@hp.com>
5 %
6 %  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7 %  it under the terms of the GNU General Public License as published by
8 %  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
9 %  (at your option) any later version.
10 %
11 %  This program is distributed in the hope that it will be useful,
12 %  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13 %  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14 %  GNU General Public License for more details.
15 %
16 %  You should have received a copy of the GNU General Public License
17 %  along with this program; if not, write to the Free Software
18 %  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
19 %
20
21 \title{blktrace User Guide}
22 \author{blktrace: Jens Axboe (axboe@suse.de)\\
23         User Guide: Alan D. Brunelle (Alan.Brunelle@hp.com)}
24 \date{4 October 2005}
25
26 \begin{document}
27 \maketitle
28 %---------------------
29 \section{\label{sec:intro}Introduction}
30
31 blktrace is a block layer IO tracing mechanism which provides detailed
32 information about request queue operations up to user space. There are
33 three major components that are provided:
34
35 \begin{description}
36   \item[Kernel patch] A patch to the Linux kernel which includes the
37   kernel event logging interfaces, and patches to areas within the block
38   layer to emit event traces.
39
40   \item[blktrace] A utility which transfers event traces from the kernel
41   into either long-term on-disk storage, or provides direct formatted
42   output (via blkparse).
43
44   \item[blkparse] A utility which formats events stored in files, or when
45   run in \emph{live} mode directly outputs data collected by blktrace.
46 \end{description}
47
48 \subsection{blktrace Download Area}
49
50 The blktrace and blkparse utilities and associated kernel patch are provided
51 as part of the following git repository:
52
53 rsync://rsync.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/axboe/blktrace.git
54
55 %--------------------------
56 \newpage\section{\label{sec:quick-start}Quick Start Guide}
57
58 The following sections outline some quick steps towards utilizing
59 blktrace. Some of the specific instructions below may need to be tailored
60 to your environment.
61
62 \subsection{\label{sec:get-blktrace}Retrieving blktrace}
63
64 As noted above, the kernel patch along with the blktrace and blkparse utilities are stored in a git repository. One simple way to get going would be:
65
66 \begin{verbatim}
67 % git clone rsync://rsync.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/axboe/blktrace.git bt
68 % cd bt
69 % git checkout
70 \end{verbatim}
71
72 \subsection{\label{sec:patching}Patching and configuring the Linux kernel}
73
74 A patch for a \emph{specific Linux kernel} is provided in bt/kernel (where
75 \emph{bt} is the name of the directory from the above git sequence). The
76 detailed actual patching instructions for a Linux kernel is outside the
77 scope of this document, but the following may be used as a sample template.
78
79 As an example, bt/kernel contains blk-trace-2.6.14-rc1-git-G2, download
80 linux-2.6.13.tar.bz2 and patch-2.6.14-rc1.bz2
81
82 \begin{verbatim}
83 % tar xjf linux-2.6.13.tar.bz2 
84 % mv linux-2.6.13 linux-2.6.14-rc1
85 % cd linux-2.6.14-rc1
86 % bunzip2 -c ../patch-2.6.14-rc1.bz2 | patch -p1
87 \end{verbatim}
88
89 At this point you may (optionally) remove linux-2.6.13.tar.bz2 and
90 patch-2.6.14-rc1.bz2.
91
92 At this point you should configure the Linux kernel for your specific
93 system -- again, outside the scope of this document -- and then enable
94 \emph{Support for tracing block io actions.} To do this, run
95
96 \begin{verbatim}
97 % make menuconfig                    or make xconfig, or edit .config, or ...
98 \end{verbatim}
99
100 and navigate through \emph{Device Drivers} and \emph{Block devices}
101 and then down to \emph{Support for tracing block io actions} and hit Y.
102
103 Install the new kernel (and modules\ldots) and reboot. 
104
105 \subsection{\label{sec:mount}Mounting the RelayFS file system}
106
107 blktrace utilizes files under the Relay file system, and thus must have
108 the mount point set up -- mounted on the directory /relay. To do this
109 one may do either of the following:
110
111 \begin{enumerate}
112   \item Manually mount after each boot:
113 \begin{verbatim}
114 % mount -t relayfs relayfs /relay
115 \end{verbatim}
116
117   \item Add an entry into /etc/fstab, and have it done automatically at
118   each boot\footnote{Note: after adding the entry to /etc/fstab, you
119   could then mount the directory this time only by doing: \% mount /relay}:
120 \begin{verbatim}
121 relay /relay relayfs default 0 0
122 \end{verbatim}
123 \end{enumerate}
124
125 \subsection{\label{sec:build}Build the tools}
126
127 To build and install the tools, execute the following sequence (as root):
128
129 \begin{verbatim}
130 % cd bt
131 % make && make install
132 \end{verbatim}
133
134 \subsection{\label{sec:live-blktrace}blktrace -- live}
135
136 Now to simply watch what is going on for a specific disk (to stop the
137 trace, hit control-C):
138
139 \begin{verbatim}
140 % blktrace -d /dev/sda -o - | blkparse -i -
141   8,0    3        1     0.000000000   697  G   W 223490 + 8 [kjournald]
142   8,0    3        2     0.000001829   697  P   R [kjournald]
143   8,0    3        3     0.000002197   697  Q   W 223490 + 8 [kjournald]
144   8,0    3        4     0.000005533   697  M   W 223498 + 8 [kjournald]
145   8,0    3        5     0.000008607   697  M   W 223506 + 8 [kjournald]
146   8,0    3        6     0.000011569   697  M   W 223514 + 8 [kjournald]
147   8,0    3        7     0.000014407   697  M   W 223522 + 8 [kjournald]
148   8,0    3        8     0.000017367   697  M   W 223530 + 8 [kjournald]
149   8,0    3        9     0.000020161   697  M   W 223538 + 8 [kjournald]
150   8,0    3       10     0.000024062   697  D   W 223490 + 56 [kjournald]
151   8,0    1       11     0.009507758     0  C   W 223490 + 56 [0]
152   8,0    1       12     0.009538995   697  G   W 223546 + 8 [kjournald]
153   8,0    1       13     0.009540033   697  P   R [kjournald]
154   8,0    1       14     0.009540313   697  Q   W 223546 + 8 [kjournald]
155   8,0    1       15     0.009542980   697  D   W 223546 + 8 [kjournald]
156   8,0    1       16     0.013542170     0  C   W 223546 + 8 [0]
157 ...
158 ^C
159 ...
160 CPU1 (8,0):
161  Reads Queued:           0,        0KiB  Writes Queued:           7,      128KiB
162  Read Dispatches:        0,        0KiB  Write Dispatches:        7,      128KiB
163  Reads Completed:        0,        0KiB  Writes Completed:       11,      168KiB
164  Read Merges:            0               Write Merges:           25
165  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           0
166 ...
167 CPU3 (8,0):
168  Reads Queued:           0,        0KiB  Writes Queued:           1,       28KiB
169  Read Dispatches:        0,        0KiB  Write Dispatches:        1,       28KiB
170  Reads Completed:        0,        0KiB  Writes Completed:        0,        0KiB
171  Read Merges:            0               Write Merges:            6
172  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           0
173
174 Total (8,0):
175  Reads Queued:           0,        0KiB  Writes Queued:          11,      168KiB
176  Read Dispatches:        0,        0KiB  Write Dispatches:       11,      168KiB
177  Reads Completed:        0,        0KiB  Writes Completed:       11,      168KiB
178  Read Merges:            0               Write Merges:           31
179  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           3
180
181 Events (8,0): 89 entries, 0 skips
182 \end{verbatim}
183
184 A \emph{btrace} script is included in the distribution to ease live
185 tracing of devices. The above could also be accomplished by issuing:
186
187 \begin{verbatim}
188 % btrace /dev/sda
189 \end{verbatim}
190
191 By default, \emph{btrace} runs the trace in quiet mode so it will not
192 include statistics when you break the run. Add the \emph{-S} option to
193 get that dumped as well.
194
195 \subsection{\label{sec:pc-blktrace}blktrace -- SCSI commands}
196
197 The previous section showed typical file system io actions, but blktrace
198 can also show SCSI commands going in and out of the queue as submitted
199 by applications using the SCSI Generic (\emph{sg}) interface.
200
201 \begin{verbatim}
202 % btrace /dev/cdrom
203 [...]
204   3,0    0       25     0.004884107 13528  G   R 0 + 0 [inquiry]
205   3,0    0       26     0.004890361 13528  I   R 56 (12 00 00 00 38 ..) [inquiry]
206   3,0    0       27     0.004891223 13528  P   R [inquiry]
207   3,0    0       28     0.004893250 13528  D   R 56 (12 00 00 00 38 ..) [inquiry]
208   3,0    0       29     0.005344910     0  C   R (12 00 00 00 38 ..) [0]
209 \end{verbatim}
210
211 Here we see a program issuing an INQUIRY command to the CDROM device.
212 The program requested a read of 56 bytes of data, the CDB is included
213 in parenthesis after the data length. The completion event shows shows
214 that the command completed successfully. Tracing SCSI commands can be
215 very useful for debugging problems with programs talking directly to the
216 device. An example of that would be \emph{cdrecord} burning.
217
218 \subsection{\label{sec:blktrace-post}blktrace -- post-processing}
219
220 Another way to run blktrace is to have blktrace save data away for later
221 formatting by blkparse. This would be useful if you want to get 
222 measurements while running specific loads.
223
224 To do this, one would specify the device (or devices) to be watched. Then 
225 go run you test cases. Stop the trace, and at your leisure utilize
226 blkparse to see the results.
227
228 In this example, devices /dev/sdaa, /dev/sdc and /dev/sdo are used in an 
229 LVM volume called adb3/vol.
230
231 \begin{verbatim}
232 % blktrace /dev/sdaa /dev/sdc /dev/sdo &
233 [1] 9713
234 %
235 % mkfs -t ext3 /dev/adb3/vol
236 mke2fs 1.35 (28-Feb-2004)
237 Filesystem label=
238 OS type: Linux
239 Block size=4096 (log=2)
240 Fragment size=4096 (log=2)
241 16793600 inodes, 33555456 blocks
242 1677772 blocks (5.00%) reserved for the super user
243 First data block=0
244 Maximum filesystem blocks=4294967296
245 1025 block groups
246 32768 blocks per group, 32768 fragments per group
247 16384 inodes per group
248 Superblock backups stored on blocks: 
249         32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208, 
250         4096000, 7962624, 11239424, 20480000, 23887872
251
252 Writing inode tables: done                            
253 Creating journal (8192 blocks): done
254 Writing superblocks and filesystem accounting information: done
255
256 This filesystem will be automatically checked every 27 mounts or
257 180 days, whichever comes first.  Use tune2fs -c or -i to override.
258 %
259 % kill -15 9713
260 \end{verbatim}
261
262 Then you could process the events later:
263
264 \begin{verbatim}
265 %
266 % blkparse sdaa sdc sdo > events
267 % less events
268   8,32   1        1     0.000000000  9728  G   R 384 + 32 [mkfs.ext3]
269   8,32   1        2     0.000001959  9728  P   R [mkfs.ext3]
270   8,32   1        3     0.000002446  9728  Q   R 384 + 32 [mkfs.ext3]
271   8,32   1        4     0.000005110  9728  D   R 384 + 32 [mkfs.ext3]
272   8,32   3        5     0.000200570     0  C   R 384 + 32 [0]
273   8,224  3        1     0.021658989  9728  G   R 384 + 32 [mkfs.ext3]
274 ...
275  65,160  3   163392    41.117070504     0  C   W 87469088 + 1376 [0]
276   8,32   3   163374    41.122683668     0  C   W 88168160 + 1376 [0]
277  65,160  3   163393    41.129952433     0  C   W 87905984 + 1376 [0]
278  65,160  3   163394    41.130049431     0  D   W 89129344 + 1376 [swapper]
279  65,160  3   163395    41.130067135     0  D   W 89216704 + 1376 [swapper]
280  65,160  3   163396    41.130083785     0  D   W 89304096 + 1376 [swapper]
281  65,160  3   163397    41.130099455     0  D   W 89391488 + 1376 [swapper]
282  65,160  3   163398    41.130114732     0  D   W 89478848 + 1376 [swapper]
283  65,160  3   163399    41.130128885     0  D   W 89481536 + 64 [swapper]
284   8,32   3   163375    41.134758196     0  C   W 86333152 + 1376 [0]
285  65,160  3   163400    41.142229726     0  C   W 89129344 + 1376 [0]
286  65,160  3   163401    41.144952314     0  C   W 89481536 + 64 [0]
287   8,32   3   163376    41.147441930     0  C   W 88342912 + 1376 [0]
288  65,160  3   163402    41.155869604     0  C   W 89478848 + 1376 [0]
289   8,32   3   163377    41.159466082     0  C   W 86245760 + 1376 [0]
290  65,160  3   163403    41.166944976     0  C   W 89216704 + 1376 [0]
291  65,160  3   163404    41.178968252     0  C   W 89304096 + 1376 [0]
292  65,160  3   163405    41.191860173     0  C   W 89391488 + 1376 [0]
293 ...
294 Events (sdo): 0 entries, 0 skips
295
296 CPU0 (65,160):
297  Reads Queued:           0,        0KiB  Writes Queued:           9,    5,520KiB
298  Read Dispatches:        0,        0KiB  Write Dispatches:        0,        0KiB
299  Reads Completed:        0,        0KiB  Writes Completed:        0,        0KiB
300  Read Merges:            0               Write Merges:          336
301  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           0
302 CPU1 (65,160):
303  Reads Queued:       2,411,   38,576KiB  Writes Queued:         769,  425,408KiB
304  Read Dispatches:    2,407,   38,512KiB  Write Dispatches:      118,   61,680KiB
305  Reads Completed:        0,        0KiB  Writes Completed:        0,        0KiB
306  Read Merges:            0               Write Merges:       25,819
307  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           4
308 CPU2 (65,160):
309  Reads Queued:           2,       32KiB  Writes Queued:          18,   10,528KiB
310  Read Dispatches:        2,       32KiB  Write Dispatches:        3,    1,344KiB
311  Reads Completed:        0,        0KiB  Writes Completed:        0,        0KiB
312  Read Merges:            0               Write Merges:          640
313  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           0
314 CPU3 (65,160):
315  Reads Queued:      20,572,  329,152KiB  Writes Queued:         594,  279,712KiB
316  Read Dispatches:   20,576,  329,216KiB  Write Dispatches:    1,474,  740,720KiB
317  Reads Completed:   22,985,  367,760KiB  Writes Completed:    1,390,  721,168KiB
318  Read Merges:            0               Write Merges:       16,888
319  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           0
320
321 Total (65,160):
322  Reads Queued:      22,985,  367,760KiB  Writes Queued:       1,390,  721,168KiB
323  Read Dispatches:   22,985,  367,760KiB  Write Dispatches:    1,595,  803,744KiB
324  Reads Completed:   22,985,  367,760KiB  Writes Completed:    1,390,  721,168KiB
325  Read Merges:            0               Write Merges:       43,683
326  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           4
327 ...
328 \end{verbatim}
329
330 %----------------------------
331 \newpage\section{\label{sec:blktrace-ug}blktrace User Guide}
332
333 The \emph{blktrace} utility extracts event traces from the kernel (via
334 the relay file system). Some background details concerning the run-time
335 behaviour of blktrace will help to understand some of the more arcane
336 command line options:
337
338 \begin{itemize}
339   \item blktrace receives data from the kernel in buffers passed up
340   through the Relay file system (RelayFS). Each device being traced has
341   a file created in the mounted directory for the RelayFS, which defaults
342   to \emph{/relay} -- this can be overridden with the \emph{-r} command
343   line argument.
344   
345   \item blktrace defaults to collecting \emph{all} events that can be
346   traced. To limit the events being captured, you can specify one or
347   more filter masks via the \emph{-a} option.
348
349   Alternatively, one may specify the entire mask utilizing a hexadecimal
350   value that is version-specific. (Requires understanding of the internal
351   representation of the filter mask.)
352
353   \item As noted above, the events are passed up via a series of buffers
354   stored into RelayFS files. The size and number of buffers can be
355   specified via the \emph{-b} and \emph{-n} arguments respectively.
356
357   \item blktrace stores the extracted data into files stored in the
358   \emph{local} directory. The format of the file names is (by default)
359   \emph{device}.blktrace.\emph{cpu}, where \emph{device} is the base
360   device name (e.g, if we are tracing /dev/sda, the base device name would
361   be \emph{sda}); and \emph{cpu} identifies a CPU for the event stream.
362
363   The \emph{device} portion of the event file name can be changed via
364   the \emph{-o} option.
365
366   \item blktrace may also be run concurrently with blkparse to produce
367   \emph{live} output -- to do this specify \emph{-o -} for blktrace.
368
369   \item The default behaviour for blktrace is to run forever until explicitly killed by the user (via a control-C, or \emph{kill} utility invocation). There are two ways to modify this: 
370
371   \begin{enumerate}
372     \item You may utilize the blktrace utility itself to \emph{kill}
373     a running trace -- via the \emph{-k} option.
374
375     \item You can specify a run-time duration for blktrace via the
376     \emph{-w} option -- then blktrace will run for the specified number
377     of seconds, and then halt.
378   \end{enumerate}
379 \end{itemize}
380
381 \subsection{\label{sec:blktrace-args}Command line arguments}
382 \begin{tabular}{|l|l|l|}\hline
383 Short              & Long                       & Description \\ \hline\hline
384 -A \emph{hex-mask} & --set-mask=\emph{hex-mask} & Set filter mask to \emph{hex-mask} \\ \hline
385 -a \emph{mask}     & --act-mask=\emph{mask}     & Add \emph{mask} to current filter (see below for masks) \\ \hline
386 -b \emph{size}     & --buffer-size=\emph{size}  & Specifies buffer size for event extraction (scaled by $2^{10}$) \\ \hline
387 -d \emph{dev}      & --dev=\emph{dev}           & Adds \emph{dev} as a device to trace \\ \hline
388 -k                 & --kill                     & Kill on-going trace \\ \hline
389 -n \emph{num-sub}  & --num-sub=\emph{num-sub}   & Specifies number of buffers to use \\ \hline
390 -o \emph{file}     & --output=\emph{file}       & Prepend \emph{file} to output file name(s) \\ \hline
391 -r \emph{rel-path} & --relay=\emph{rel-path}    & Specifies RelayFS mount point \\ \hline
392 -v                 & --version                  & Outputs version \\ \hline
393 -w \emph{seconds}  & --stopwatch=\emph{seconds} & Sets run time to the number of seconds specified \\ \hline
394 \end{tabular}
395
396 \subsubsection{\label{sec:filter-mask}Filter Masks}
397 The following masks may be passed with the \emph{-a} command line
398 option, multiple filters may be combined via multiple \emph{-a} command
399 line options.\smallskip
400
401 \begin{tabular}{|l|l|}\hline
402 barrier & \emph{barrier} attribute \\ \hline
403 complete & \emph{completed} by driver \\ \hline
404 fs & \emph{FS} requests \\ \hline
405 issue & \emph{issued} to driver \\ \hline
406 pc & \emph{packet command} events \\ \hline
407 queue & \emph{queue} operations \\ \hline
408 read & \emph{read} traces \\ \hline
409 requeue & \emph{requeue} operations \\ \hline
410 sync & \emph{synchronous} attribute \\ \hline
411 write & \emph{write} traces \\ \hline
412 \end{tabular}
413
414 \subsubsection{\label{sec:request-types}Request types}
415 blktrace disguingishes between two types of block layer requests,
416 file system and scsi commands. The former are dubbed \emph{fs}
417 requests, the latter \emph{pc} requests. File system requests are
418 normal read/write operations, ie any type of read or write from a
419 specific disk location at a given size. These requests typically
420 originate from a user process, but they may also be initiated by
421 the vm flushing dirty data to disk or the file system syncing
422 a super or journal block to disk. \emph{pc} requests are SCSI
423 commands. blktrace sends the command data block as a payload
424 so that blkparse can decode it.
425
426 %----------------------------
427 \newpage\section{\label{sec:blkparse-ug}blkparse User Guide}
428
429 The \emph{blkparse} utility will attempt to combine streams of events
430 for various devices on various CPUs, and produce a formatted output of
431 the event information. As with blktrace, some details concerning blkparse
432 will help in understanding the command line options presented below.
433
434 \begin{itemize}
435   \item By default, blkparse expects to run in a post-processing mode
436   -- one where the trace events have been saved by a previous run
437   of blktrace, and blkparse is combining event streams and dumping
438   formatted data. 
439
440   blkparse \emph{may} be run in a \emph{live} manner concurrently with
441   blktrace by specifying \emph{-i -} to blkparse, and combining it with
442   the live option for blktrace. An example would be:
443
444   \begin{verbatim}
445   % blktrace -d /dev/sda -o - | blkparse -i -
446   \end{verbatim}
447
448   \item You can set how many blkparse batches event reads via the
449   \emph{-b} option, the default is to handle events in batches of 512.
450
451   \item If you have saved event traces in blktrace with different output
452   names (via the \emph{-o} option to blktrace), you must specify the
453   same \emph{input} name via the \emph{-i} option.
454
455   \item The format of the output data can be controlled via the \emph{-f}
456   or \emph{-F} options -- see section~\ref{sec:blkparse-format} for details.
457
458   By default, blkparse sends formatted data to standard output. This
459   may be changed via the \emph{-o} option.
460
461 \end{itemize}
462
463 \newpage\subsection{\label{sec:blkparse-args}Command line arguments}
464 \begin{tabular}{|l|l|l|}\hline
465 Short              & Long                       & Description \\ \hline\hline
466 -b \emph{batch}    & --batch={batch}            & Standard input read batching \\ \hline
467
468 -i \emph{file}     & --input=\emph{file}        & Specifies base name for input files -- default is \emph{device}.blktrace.\emph{cpu}. \\
469                    &                            & As noted above, specifying \emph{-i -} runs in \emph{live} mode with blktrace \\
470                    &                            & (reading data from standard in). \\ \hline
471
472 -F \emph{typ,fmt}  & --format=\emph{typ,fmt}    & Sets output format \\
473 -f \emph{fmt}      & --format-spec=\emph{fmt}   & (See section~\ref{sec:blkparse-format} for details.) \\ 
474                    &                            & \\
475                    &                            & The -f form specifies a format for all events \\
476                    &                            & \\
477                    &                            & The -F form allows one to specify a format for a specific \\
478                    &                            & event type. The single-character \emph{typ} field is one of the \\
479                    &                            & action specifiers in section~\ref{sec:act-table} \\ \hline
480
481
482 -m                 & --missing                  & Print missing entries\\ \hline
483
484 -n                 & --hash-by-name             & Hash processes by name, not by PID\\ \hline
485
486 -o \emph{file}     & --output=\emph{file}       & Output file \\ \hline
487
488 -q                 & --quiet                    & Quite mode \\ \hline
489
490 -s                 & --per-program-stats        & Displays data sorted by program \\ \hline
491
492 -t                 & --track-ios                & Display time deltas per IO \\ \hline
493
494 -w \emph{span}     & --stopwatch=\emph{span}    & Display traces for the \emph{span} specified -- where span can be: \\ 
495                    &                            & \emph{end-time} -- Display traces from time 0 through \emph{end-time} (in ns) \\
496                    &                            & or \\
497                    &                            & \emph{start:end-time} -- Display traces from time \emph{start} \\
498                    &                            & through {end-time} (in ns). \\ \hline
499
500 -v                 & --version                  & Display version \\ \hline
501
502 \end{tabular}
503
504 \newpage
505 \subsection{\label{sec:blkparse-actions}Trace actions}
506
507 \begin{description}
508   \item[C -- complete] A previously issued request has been completed.
509   The output will detail the sector and size of that request, as well
510   as the success or failure of it.
511
512   \item[D -- issued] A request that previously resided on the block layer
513   queue or in the io scheduler has been sent to the driver.
514
515   \item[I -- inserted] A request is being sent to the io scheduler for
516   addition to the internal queue and later service by the driver. The
517   request is fully formed at this time.
518
519   \item[Q -- queued] This notes intent to queue io at the given location.
520   No real requests exists yet.
521
522   \item[W -- bounced] The data pages attached to this \emph{bio} are
523   not reachable by the hardware and must be bounced to a lower memory
524   location. This causes a big slowdown in io performance, since the data
525   must be copied to/from kernel buffers. Usually this can be fixed with
526   using better hardware - either a better io controller, or a platform
527   with an IOMMU.
528
529   \item[B -- back merge] A previously inserted request exists that ends
530   on the boundary of where this io begins, so the io scheduler can merge
531   them together.
532
533   \item[F -- front merge] Same as the back merge, except this io ends
534   where a previously inserted requests starts.
535
536   \item[M -- front or back merge] One of the above.
537
538   \item[G -- get request] To send any type of request to a block device,
539   a \emph{struct request} container must be allocated first.
540
541   \item[S -- sleep] No available request structures were available, so
542   the issuer has to wait for one to be freed.
543
544   \item[P -- plug] When io is queued to a previously empty block device
545   queue, Linux will plug the queue in anticipation of future ios being
546   added before this data is needed.
547
548   \item[U -- unplug] Some request data already queued in the device,
549   start sending requests to the driver. This may happen automatically
550   if a timeout period has passed (see next entry) or if a number of
551   requests have been added to the queue.
552
553   \item[T -- unplug due to timer] If nobody requests the io that was queued
554   after plugging the queue, Linux will automatically unplug it after a
555   defined period has passed.
556
557   \item[X -- split] On raid or device mapper setups, an incoming io may
558   straddle a device or internal zone and needs to be chopped up into
559   smaller pieces for service. This may indicate a performance problem due
560   to a bad setup of that raid/dm device, but may also just be part of
561   normal boundary conditions. dm is notably bad at this and will clone
562   lots of io.
563
564   \item[A -- remap] For stacked devices, incoming io is remapped to device
565   below it in the io stack. The remap action details what exactly is
566   being remapped to what.
567
568 \end{description}
569
570 \subsection{\label{sec:blkparse-format}Output Description and Formatting}
571
572 The output from blkparse can be tailored for specific use - in particular,
573 to ease parsing of output, and/or limit output fields to those the user
574 wants to see. The data for fields which can be output include:
575
576 \smallskip
577 \begin{tabular}{|l|l|}\hline
578 Field    & Description \\
579 Specifier & \\ \hline\hline
580 \emph{a} & Action, a (small) string (1 or 2 characters) -- see table below for more details \\ \hline
581 \emph{c} & CPU id \\ \hline
582 \emph{C} & Command \\ \hline
583 \emph{d} & RWBS field, a (small) string (1-3 characters)  -- see section below for more details \\ \hline
584 \emph{D} & 7-character string containing the major and minor numbers of
585 the event's device \\
586          & (separated by a comma). \\ \hline
587 \emph{e} & Error value \\ \hline
588 \emph{m} & Minor number of event's device. \\ \hline
589 \emph{M} & Major number of event's device. \\ \hline
590 \emph{n} & Number of blocks \\ \hline
591 \emph{N} & Number of bytes \\ \hline
592 \emph{p} & Process ID \\ \hline
593 \emph{P} & Display packet data -- series of hexadecimal values\\ \hline
594 \emph{s} & Sequence numbers \\ \hline
595 \emph{S} & Sector number \\ \hline
596 \emph{t} & Time stamp (nanoseconds) \\ \hline
597 \emph{T} & Time stamp (seconds) \\ \hline
598 \emph{u} & Elapsed value in microseconds (\emph{-t} command line option) \\ \hline
599 \emph{U} & Payload unsigned integer \\ \hline
600 \end{tabular}
601
602 Note that the user can optionally specify field display width, and
603 optionally a left-aligned specifier. These precede field specifiers,
604 with a '\%' character, followed by the optional left-alignment specifer
605 (-) followed by the width (a decimal number) and then the field.
606
607 Thus, to specify the command in a 12-character field that is left aligned:
608
609 \begin{verbatim}
610 -f "%-12C"
611 \end{verbatim}
612
613 \newpage
614 \subsubsection{\label{sec:act-table}Action Table}
615 The following table shows the various actions which may be output.
616
617 \begin{tabular}{|l|l|}\hline
618 Act & Description \\ \hline\hline
619 A & IO was remapped to a different device \\ \hline
620 B & IO back merged with request on queue \\ \hline
621 C & IO completion \\ \hline
622 D & IO issued to driver \\ \hline
623 F & IO front merged with request on queue \\ \hline
624 G & Get request \\ \hline
625 I & IO inserted onto request queue \\ \hline
626 P & Plug request \\ \hline
627 Q & IO handled by request queue code \\ \hline
628 S & Sleep request \\ \hline
629 T & Unplug due to timeout \\ \hline
630 U & Unplug request \\ \hline
631 W & IO bounced \\ \hline
632 X & Split \\ \hline
633 \end{tabular}
634
635 \subsubsection{\label{sec:act-table}RWBS Description}
636 This is a small string containing at least one character ('R' for read,
637 'W' for write operation), and optionally either a 'B' (for barrier
638 operations) or 'S' (for synchronous operations).
639
640 \subsubsection{\label{sec:default-output}Default output}
641
642 The standard \emph{header} (or initial fields displayed) include:
643
644 \begin{verbatim}
645 "%D %2c %8s %5T.%9t %5p %2a %3d "
646 \end{verbatim}
647
648 Breaking this down:
649
650 \begin{description}
651   \item[\%D] Displays the event's device major/minor as: \%3d,\%-3d.
652   \item[\%2c] CPU ID (2-character field).
653   \item[\%8s] Sequence number
654   \item[\%5T.\%9t] 5-charcter field for the seconds portion of the
655   time stamp and a 9-character field for the nanoseconds in the time stamp.
656   \item[\%5p] 5-character field for the process ID.
657   \item[\%2a] 2-character field for one of the actions.
658   \item[\%3d] 3-character field for the RWBS data.
659 \end{description}
660
661 Seeing this in action:
662
663 \begin{verbatim}
664   8,0    3        1     0.000000000   697  G   W 223490 + 8 [kjournald]
665 \end{verbatim}
666
667 The header is the data in this line up to the 223490 (starting block). 
668
669 The default output for all event types includes this header.
670
671 \paragraph{Default output per action}
672
673 \begin{description}
674   \item[C -- complete] If a payload is present, this is presented between
675   parenthesis following the header, followed by the error value. 
676
677   If no payload is present, the sector and number of blocks are presented
678   (with an intervening plus (+) character). If the \emph{-t} option
679   was specified, then the elapsed time is presented. In either case,
680   it is followed by the error value for the completion.
681
682   \item[D -- issued]
683   \item[I -- inserted]
684   \item[Q -- queued]
685   \item[W -- bounced] If a payload is present, the number of payload bytes
686   is output, followed by the payload in hexadecimal between parenthesis.
687
688   If no payload is present, the sector and number of blocks are presented
689   (with an intervening plus (+) character). If the \emph{-t} option was
690   specified, then the elapsed time is presented (in parenthesis). In
691   either case, it is followed by the command associated with the event
692   (surrounded by square brackets).
693
694   \item[B -- back merge]
695   \item[F -- front merge]
696   \item[G -- get request]
697   \item[M -- front or back merge]
698   \item[S -- sleep] The starting sector and number of blocks is output
699   (with an intervening plus (+) character), followed by the command
700   associated with the event (surrounded by square brackets).
701
702   \item[P -- plug] The command associated with the event (surrounded by
703   square brackets) is output.
704
705   \item[U -- unplug]
706   \item[T -- unplug due to timer] The command associated with the event
707   (surrounded by square brackets) is output, followed by the number of
708   requests outstanding.
709
710   \item[X -- split] The original starting sector followed by the new
711   sector (separated by a slash (/) is output, followed by the command
712   associated with the event (surrounded by square brackets).
713
714   \item[A -- remap] Sector and length is output, along with the original
715   device and sector offset.
716
717 \end{description}
718
719 %------------------------------
720 \newpage
721 \newpage\section*{\label{sec:blktrace-kg}Appendix: blktrace Kernel Guide}
722
723 The blktrace facility provides an efficient event transfer mechanism which
724 supplies block IO layer state transition data via the relay
725 filesystem. This section provides some details as to the interfaces
726 blktrace utilizes in the kernel to effect this. It is good background data
727 to help understand some of the outputs and command-line options above.
728
729 \subsection{blktrace.h Definitions}
730 Files which include $<linux/blktrace.h>$ are supplied with the following
731 definitions:
732
733 \subsubsection{Trace Action Specifiers}
734 \begin{tabular}{|l|l|}\hline
735   BLK\_TA\_QUEUE & (RQ) Command queued to request\_queue. \\
736                  & (BIO) Command queued by elevator. \\ \hline
737   BLK\_TA\_BACKMERGE & Back merging elevator operation \\ \hline
738   BLK\_TA\_FRONTMERGE & Front merging elevator operation \\ \hline
739   BLK\_TA\_GETRQ & Free request retrieved. \\ \hline
740   BLK\_TA\_SLEEPRQ & No requests available, device unplugged. \\ \hline
741   BLK\_TA\_REQUEUE & Request requeued. \\ \hline
742   BLK\_TA\_ISSUE & Command set to driver for request\_queue. \\ \hline
743   BLK\_TA\_COMPLETE & Command completed by driver. \\ \hline
744   BLK\_TA\_PLUG & Device is plugged \\ \hline
745   BLK\_TA\_UNPLUG\_IO & Unplug device as IO is made available. \\ \hline
746   BLK\_TA\_UNPLUG\_TIMER & Unplug device after timer expired. \\ \hline
747   BLK\_TA\_INSERT & Insert request into queue. \\ \hline
748   BLK\_TA\_SPLIT & BIO split into 2 or more requests. \\ \hline
749   BLK\_TA\_BOUNCE & BIO was bounced \\ \hline
750   BLK\_TA\_REMAP & BIO was remapped \\ \hline
751 \end{tabular}
752
753 %..........................................
754 \subsection{blktrace.h Routines}
755 Files which include $<linux/blktrace.h>$ are supplied with the following
756 kernel routine invocable interfaces:
757
758 \begin{description}
759   \item[blk\_add\_trace\_rq(struct request\_queue *q, struct request\_queue 
760                                                                 *rq, u32 what)]
761         Adds a trace event describing the state change of the passed in
762         request\_queue. The \emph{what} parameter describes the change in
763         the request\_queue state, and is one of the request queue action 
764         specifiers -- BLK\_TA\_QUEUE, BLK\_TA\_REQUEUE, BLK\_TA\_ISSUE,
765         or BLK\_TA\_COMPLETE.
766
767   \item[blk\_add\_trace\_bio(struct request\_queue *q, struct bio *bio, 
768                                                                 u32 what)]
769         Adds a trace event for the BIO passed in. The \emph{what} parameter
770         describes the action being performed on the BIO, and is one of
771         BLK\_TA\_BACKMERGE, BLK\_TA\_FRONTMERGE, or BLK\_TA\_QUEUE.
772
773   \item[blk\_add\_trace\_generic(struct request\_queue *q, struct bio *bio, 
774                                                         int rw, u32 what)]
775         Adds a \emph{generic} trace event -- not one of the request queue
776         or BIO traces. The \emph{what} parameter describes the action being 
777         performed on the BIO (if bio is non-NULL), and is one of
778         BLK\_TA\_PLUG, BLK\_TA\_GETRQ or BLK\_TA\_SLEEPRQ.
779
780   \item[blk\_add\_trace\_pdu\_int(struct request\_queue *q, u32 what,
781                                                                 u32 pdu)]
782         Adds a trace with some payload data -- in this case, an unsigned
783         32-bit entity (the \emph{pdu} parameter). The \emph{what} parameter
784         describes the nature of the payload, and is one of
785         BLK\_TA\_UNPLUG\_IO or BLK\_TA\_UNPLUG\_TIMER.
786
787   \item[blk\_add\_trace\_remap(struct request\_queue *q, struct bio  *bio,
788                                                 dev\_t dev, sector\_t sector)]
789         Adds a trace with a remap event. \emph{dev} and \emph{sector} denote
790         the original device this \emph{bio} was mapped from.
791
792
793 \end{description}
794 \end{document}