Fixup graph name in help text
[blktrace.git] / doc / blktrace.tex
1 \documentclass{article}
2
3 %
4 % Copyright (C) 2005, 2006 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 (jens.axboe@oracle.com)\\
23         User Guide: Alan D. Brunelle (Alan.Brunelle@hp.com)}
24 \date{27 May 2008}
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. If you run a 2.6.17-rc1 or newer kernel,
39   you don't need to patch blktrace support as it is already included.
40
41   \item[blktrace] A utility which transfers event traces from the kernel
42   into either long-term on-disk storage, or provides direct formatted
43   output (via blkparse).
44
45   \item[blkparse] A utility which formats events stored in files, or when
46   run in \emph{live} mode directly outputs data collected by blktrace.
47 \end{description}
48
49 \subsection{blktrace Download Area}
50
51 The blktrace and blkparse utilities and associated kernel patch are provided
52 as part of the following git repository:
53
54 git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/axboe/blktrace.git bt
55
56 %--------------------------
57 \newpage\section{\label{sec:quick-start}Quick Start Guide}
58
59 The following sections outline some quick steps towards utilizing
60 blktrace. Some of the specific instructions below may need to be tailored
61 to your environment.
62
63 \subsection{\label{sec:get-blktrace}Retrieving blktrace}
64
65 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:
66
67 \begin{verbatim}
68 % git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/axboe/blktrace.git bt
69 % cd bt
70 % git checkout
71 \end{verbatim}
72
73 \subsection{\label{sec:patching}Patching and configuring the Linux kernel}
74
75 A patch for a \emph{specific Linux kernel} is provided in bt/kernel (where
76 \emph{bt} is the name of the directory from the above git sequence). The
77 detailed actual patching instructions for a Linux kernel is outside the
78 scope of this document, but the following may be used as a sample template.
79 Note that you may skip this step, if you kernel is at least 2.6.17-rc1.
80
81 As an example, bt/kernel contains blk-trace-2.6.14-rc1-git-G2, download
82 linux-2.6.13.tar.bz2 and patch-2.6.14-rc1.bz2
83
84 \begin{verbatim}
85 % tar xjf linux-2.6.13.tar.bz2 
86 % mv linux-2.6.13 linux-2.6.14-rc1
87 % cd linux-2.6.14-rc1
88 % bunzip2 -c ../patch-2.6.14-rc1.bz2 | patch -p1
89 \end{verbatim}
90
91 At this point you may (optionally) remove linux-2.6.13.tar.bz2 and
92 patch-2.6.14-rc1.bz2.
93
94 At this point you should configure the Linux kernel for your specific
95 system -- again, outside the scope of this document -- and then enable
96 \emph{Support for tracing block io actions.} To do this, run
97
98 \begin{verbatim}
99 % make menuconfig                    or make xconfig, or edit .config, or ...
100 \end{verbatim}
101
102 and navigate through \emph{Device Drivers} and \emph{Block devices}
103 and then down to \emph{Support for tracing block io actions} and hit Y.
104
105 Install the new kernel (and modules\ldots) and reboot. 
106
107 \subsection{\label{sec:mount}Mounting the debugfs file system}
108
109 blktrace utilizes files under the debug file system, and thus must have
110 the mount point set up -- mounted on the directory /sys/kernel/debug.
111 To do this one may do either of the following:
112
113 \begin{enumerate}
114   \item Manually mount after each boot:
115 \begin{verbatim}
116 % mount -t debugfs debugfs /sys/kernel/debug
117 \end{verbatim}
118
119   \item Add an entry into /etc/fstab, and have it done automatically at
120   each boot\footnote{Note: after adding the entry to /etc/fstab, you
121   could then mount the directory this time only by doing: \% mount debug}:
122 \begin{verbatim}
123 debug /sys/kernel/debug debugfs default 0 0
124 \end{verbatim}
125 \end{enumerate}
126
127 \subsection{\label{sec:build}Build the tools}
128
129 To build and install the tools, execute the following sequence (as root):
130
131 \begin{verbatim}
132 % cd bt
133 % make && make install
134 \end{verbatim}
135
136 \subsection{\label{sec:live-blktrace}blktrace -- live}
137
138 Now to simply watch what is going on for a specific disk (to stop the
139 trace, hit control-C):
140
141 \begin{verbatim}
142 % blktrace -d /dev/sda -o - | blkparse -i -
143   8,0    3        1     0.000000000   697  G   W 223490 + 8 [kjournald]
144   8,0    3        2     0.000001829   697  P   R [kjournald]
145   8,0    3        3     0.000002197   697  Q   W 223490 + 8 [kjournald]
146   8,0    3        4     0.000005533   697  M   W 223498 + 8 [kjournald]
147   8,0    3        5     0.000008607   697  M   W 223506 + 8 [kjournald]
148   8,0    3        6     0.000011569   697  M   W 223514 + 8 [kjournald]
149   8,0    3        7     0.000014407   697  M   W 223522 + 8 [kjournald]
150   8,0    3        8     0.000017367   697  M   W 223530 + 8 [kjournald]
151   8,0    3        9     0.000020161   697  M   W 223538 + 8 [kjournald]
152   8,0    3       10     0.000024062   697  D   W 223490 + 56 [kjournald]
153   8,0    1       11     0.009507758     0  C   W 223490 + 56 [0]
154   8,0    1       12     0.009538995   697  G   W 223546 + 8 [kjournald]
155   8,0    1       13     0.009540033   697  P   R [kjournald]
156   8,0    1       14     0.009540313   697  Q   W 223546 + 8 [kjournald]
157   8,0    1       15     0.009542980   697  D   W 223546 + 8 [kjournald]
158   8,0    1       16     0.013542170     0  C   W 223546 + 8 [0]
159 ...
160 ^C
161 ...
162 CPU1 (8,0):
163  Reads Queued:           0,        0KiB  Writes Queued:           7,      128KiB
164  Read Dispatches:        0,        0KiB  Write Dispatches:        7,      128KiB
165  Reads Completed:        0,        0KiB  Writes Completed:       11,      168KiB
166  Read Merges:            0               Write Merges:           25
167  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           0
168 ...
169 CPU3 (8,0):
170  Reads Queued:           0,        0KiB  Writes Queued:           1,       28KiB
171  Read Dispatches:        0,        0KiB  Write Dispatches:        1,       28KiB
172  Reads Completed:        0,        0KiB  Writes Completed:        0,        0KiB
173  Read Merges:            0               Write Merges:            6
174  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           0
175
176 Total (8,0):
177  Reads Queued:           0,        0KiB  Writes Queued:          11,      168KiB
178  Read Dispatches:        0,        0KiB  Write Dispatches:       11,      168KiB
179  Reads Completed:        0,        0KiB  Writes Completed:       11,      168KiB
180  Read Merges:            0               Write Merges:           31
181  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           3
182
183 Events (8,0): 89 entries, 0 skips
184 \end{verbatim}
185
186 A \emph{btrace} script is included in the distribution to ease live
187 tracing of devices. The above could also be accomplished by issuing:
188
189 \begin{verbatim}
190 % btrace /dev/sda
191 \end{verbatim}
192
193 By default, \emph{btrace} runs the trace in quiet mode so it will not
194 include statistics when you break the run. Add the \emph{-S} option to
195 get that dumped as well.
196
197 \subsection{\label{sec:pc-blktrace}blktrace -- SCSI commands}
198
199 The previous section showed typical file system io actions, but blktrace
200 can also show SCSI commands going in and out of the queue as submitted
201 by applications using the SCSI Generic (\emph{sg}) interface.
202
203 \begin{verbatim}
204 % btrace /dev/cdrom
205 [...]
206   3,0    0       25     0.004884107 13528  G   R 0 + 0 [inquiry]
207   3,0    0       26     0.004890361 13528  I   R 56 (12 00 00 00 38 ..) [inquiry]
208   3,0    0       27     0.004891223 13528  P   R [inquiry]
209   3,0    0       28     0.004893250 13528  D   R 56 (12 00 00 00 38 ..) [inquiry]
210   3,0    0       29     0.005344910     0  C   R (12 00 00 00 38 ..) [0]
211 \end{verbatim}
212
213 Here we see a program issuing an INQUIRY command to the CDROM device.
214 The program requested a read of 56 bytes of data, the CDB is included
215 in parenthesis after the data length. The completion event shows shows
216 that the command completed successfully. Tracing SCSI commands can be
217 very useful for debugging problems with programs talking directly to the
218 device. An example of that would be \emph{cdrecord} burning.
219
220 \subsection{\label{sec:blktrace-post}blktrace -- post-processing}
221
222 Another way to run blktrace is to have blktrace save data away for later
223 formatting by blkparse. This would be useful if you want to get 
224 measurements while running specific loads.
225
226 To do this, one would specify the device (or devices) to be watched. Then 
227 go run you test cases. Stop the trace, and at your leisure utilize
228 blkparse to see the results.
229
230 In this example, devices /dev/sdaa, /dev/sdc and /dev/sdo are used in an 
231 LVM volume called adb3/vol.
232
233 \begin{verbatim}
234 % blktrace /dev/sdaa /dev/sdc /dev/sdo &
235 [1] 9713
236 %
237 % mkfs -t ext3 /dev/adb3/vol
238 mke2fs 1.35 (28-Feb-2004)
239 Filesystem label=
240 OS type: Linux
241 Block size=4096 (log=2)
242 Fragment size=4096 (log=2)
243 16793600 inodes, 33555456 blocks
244 1677772 blocks (5.00%) reserved for the super user
245 First data block=0
246 Maximum filesystem blocks=4294967296
247 1025 block groups
248 32768 blocks per group, 32768 fragments per group
249 16384 inodes per group
250 Superblock backups stored on blocks: 
251         32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208, 
252         4096000, 7962624, 11239424, 20480000, 23887872
253
254 Writing inode tables: done                            
255 Creating journal (8192 blocks): done
256 Writing superblocks and filesystem accounting information: done
257
258 This filesystem will be automatically checked every 27 mounts or
259 180 days, whichever comes first.  Use tune2fs -c or -i to override.
260 %
261 % kill -15 9713
262 \end{verbatim}
263
264 Then you could process the events later:
265
266 \begin{verbatim}
267 %
268 % blkparse sdaa sdc sdo > events
269 % less events
270   8,32   1        1     0.000000000  9728  G   R 384 + 32 [mkfs.ext3]
271   8,32   1        2     0.000001959  9728  P   R [mkfs.ext3]
272   8,32   1        3     0.000002446  9728  Q   R 384 + 32 [mkfs.ext3]
273   8,32   1        4     0.000005110  9728  D   R 384 + 32 [mkfs.ext3]
274   8,32   3        5     0.000200570     0  C   R 384 + 32 [0]
275   8,224  3        1     0.021658989  9728  G   R 384 + 32 [mkfs.ext3]
276 ...
277  65,160  3   163392    41.117070504     0  C   W 87469088 + 1376 [0]
278   8,32   3   163374    41.122683668     0  C   W 88168160 + 1376 [0]
279  65,160  3   163393    41.129952433     0  C   W 87905984 + 1376 [0]
280  65,160  3   163394    41.130049431     0  D   W 89129344 + 1376 [swapper]
281  65,160  3   163395    41.130067135     0  D   W 89216704 + 1376 [swapper]
282  65,160  3   163396    41.130083785     0  D   W 89304096 + 1376 [swapper]
283  65,160  3   163397    41.130099455     0  D   W 89391488 + 1376 [swapper]
284  65,160  3   163398    41.130114732     0  D   W 89478848 + 1376 [swapper]
285  65,160  3   163399    41.130128885     0  D   W 89481536 + 64 [swapper]
286   8,32   3   163375    41.134758196     0  C   W 86333152 + 1376 [0]
287  65,160  3   163400    41.142229726     0  C   W 89129344 + 1376 [0]
288  65,160  3   163401    41.144952314     0  C   W 89481536 + 64 [0]
289   8,32   3   163376    41.147441930     0  C   W 88342912 + 1376 [0]
290  65,160  3   163402    41.155869604     0  C   W 89478848 + 1376 [0]
291   8,32   3   163377    41.159466082     0  C   W 86245760 + 1376 [0]
292  65,160  3   163403    41.166944976     0  C   W 89216704 + 1376 [0]
293  65,160  3   163404    41.178968252     0  C   W 89304096 + 1376 [0]
294  65,160  3   163405    41.191860173     0  C   W 89391488 + 1376 [0]
295 ...
296 Events (sdo): 0 entries, 0 skips
297
298 CPU0 (65,160):
299  Reads Queued:           0,        0KiB  Writes Queued:           9,    5,520KiB
300  Read Dispatches:        0,        0KiB  Write Dispatches:        0,        0KiB
301  Reads Completed:        0,        0KiB  Writes Completed:        0,        0KiB
302  Read Merges:            0               Write Merges:          336
303  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           0
304 CPU1 (65,160):
305  Reads Queued:       2,411,   38,576KiB  Writes Queued:         769,  425,408KiB
306  Read Dispatches:    2,407,   38,512KiB  Write Dispatches:      118,   61,680KiB
307  Reads Completed:        0,        0KiB  Writes Completed:        0,        0KiB
308  Read Merges:            0               Write Merges:       25,819
309  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           4
310 CPU2 (65,160):
311  Reads Queued:           2,       32KiB  Writes Queued:          18,   10,528KiB
312  Read Dispatches:        2,       32KiB  Write Dispatches:        3,    1,344KiB
313  Reads Completed:        0,        0KiB  Writes Completed:        0,        0KiB
314  Read Merges:            0               Write Merges:          640
315  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           0
316 CPU3 (65,160):
317  Reads Queued:      20,572,  329,152KiB  Writes Queued:         594,  279,712KiB
318  Read Dispatches:   20,576,  329,216KiB  Write Dispatches:    1,474,  740,720KiB
319  Reads Completed:   22,985,  367,760KiB  Writes Completed:    1,390,  721,168KiB
320  Read Merges:            0               Write Merges:       16,888
321  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           0
322
323 Total (65,160):
324  Reads Queued:      22,985,  367,760KiB  Writes Queued:       1,390,  721,168KiB
325  Read Dispatches:   22,985,  367,760KiB  Write Dispatches:    1,595,  803,744KiB
326  Reads Completed:   22,985,  367,760KiB  Writes Completed:    1,390,  721,168KiB
327  Read Merges:            0               Write Merges:       43,683
328  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           4
329 ...
330 \end{verbatim}
331
332 %----------------------------
333 \newpage\section{\label{sec:blktrace-ug}blktrace User Guide}
334
335 The \emph{blktrace} utility extracts event traces from the kernel (via
336 the relaying through the debug file system). Some background details
337 concerning the run-time behaviour of blktrace will help to understand some
338 of the more arcane command line options:
339
340 \begin{itemize}
341   \item blktrace receives data from the kernel in buffers passed up
342   through the debug file system (relay). Each device being traced has
343   a file created in the mounted directory for the debugfs, which defaults
344   to \emph{/sys/kernel/debug} -- this can be overridden with the \emph{-r}
345   command line argument.
346   
347   \item blktrace defaults to collecting \emph{all} events that can be
348   traced. To limit the events being captured, you can specify one or
349   more filter masks via the \emph{-a} option.
350
351   Alternatively, one may specify the entire mask utilizing a hexadecimal
352   value that is version-specific. (Requires understanding of the internal
353   representation of the filter mask.)
354
355   \item As noted above, the events are passed up via a series of buffers
356   stored into debugfs files. The size and number of buffers can be
357   specified via the \emph{-b} and \emph{-n} arguments respectively.
358
359   \item blktrace stores the extracted data into files stored in the
360   \emph{local} directory. The format of the file names is (by default)
361   \emph{device}.blktrace.\emph{cpu}, where \emph{device} is the base
362   device name (e.g, if we are tracing /dev/sda, the base device name would
363   be \emph{sda}); and \emph{cpu} identifies a CPU for the event stream.
364
365   The \emph{device} portion of the event file name can be changed via
366   the \emph{-o} option.
367
368   \item blktrace may also be run concurrently with blkparse to produce
369   \emph{live} output -- to do this specify \emph{-o -} for blktrace.
370
371   \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: 
372
373   \begin{enumerate}
374     \item You may utilize the blktrace utility itself to \emph{kill}
375     a running trace -- via the \emph{-k} option.
376
377     \item You can specify a run-time duration for blktrace via the
378     \emph{-w} option -- then blktrace will run for the specified number
379     of seconds, and then halt.
380   \end{enumerate}
381 \end{itemize}
382
383 \subsection{\label{sec:blktrace-args}Command line arguments}
384 \begin{tabular}{|l|l|l|}\hline
385 Short              & Long                       & Description \\ \hline\hline
386 -A \emph{hex-mask} & --set-mask=\emph{hex-mask} & Set filter mask to \emph{hex-mask} \\ \hline
387 -a \emph{mask}     & --act-mask=\emph{mask}     & Add \emph{mask} to current filter (see below for masks) \\ \hline
388 -b \emph{size}     & --buffer-size=\emph{size}  & Specifies buffer size for event extraction (scaled by $2^{10}$) \\ \hline
389 -d \emph{dev}      & --dev=\emph{dev}           & Adds \emph{dev} as a device to trace \\ \hline
390 -k                 & --kill                     & Kill on-going trace \\ \hline
391 -n \emph{num-sub}  & --num-sub=\emph{num-sub}   & Specifies number of buffers to use \\ \hline
392 -o \emph{file}     & --output=\emph{file}       & Prepend \emph{file} to output file name(s) \\
393                    &                            & \textbf{This only works when using a single device} \\
394                    &                            & \textbf{or when piping the output via \texttt{-o -}} \\
395                    &                            & \textbf{with multiple devices.} \\ \hline
396 -r \emph{rel-path} & --relay=\emph{rel-path}    & Specifies debugfs mount point \\ \hline
397 -V                 & --version                  & Outputs version \\ \hline
398 -w \emph{seconds}  & --stopwatch=\emph{seconds} & Sets run time to the number of seconds specified \\ \hline
399 -I \emph{devs file}& --input-devs=\emph{devs file}& Adds devices found in \emph{devs file} to list of devices to trace. \\
400                    &                              & (One device per line.) \\ \hline
401 \end{tabular}
402
403 \subsubsection{\label{sec:filter-mask}Filter Masks}
404 The following masks may be passed with the \emph{-a} command line
405 option, multiple filters may be combined via multiple \emph{-a} command
406 line options.\smallskip
407
408 \begin{tabular}{|l|l|}\hline
409 barrier & \emph{barrier} attribute \\ \hline
410 complete & \emph{completed} by driver \\ \hline
411 fs & \emph{FS} requests \\ \hline
412 issue & \emph{issued} to driver \\ \hline
413 pc & \emph{packet command} events \\ \hline
414 queue & \emph{queue} operations \\ \hline
415 read & \emph{read} traces \\ \hline
416 requeue & \emph{requeue} operations \\ \hline
417 sync & \emph{synchronous} attribute \\ \hline
418 write & \emph{write} traces \\ \hline
419 notify & \emph{notify} trace messages \\ \hline
420 \end{tabular}
421
422 \subsubsection{\label{sec:request-types}Request types}
423 blktrace disguingishes between two types of block layer requests,
424 file system and scsi commands. The former are dubbed \emph{fs}
425 requests, the latter \emph{pc} requests. File system requests are
426 normal read/write operations, ie any type of read or write from a
427 specific disk location at a given size. These requests typically
428 originate from a user process, but they may also be initiated by
429 the vm flushing dirty data to disk or the file system syncing
430 a super or journal block to disk. \emph{pc} requests are SCSI
431 commands. blktrace sends the command data block as a payload
432 so that blkparse can decode it.
433
434 %----------------------------
435 \newpage\section{\label{sec:blkparse-ug}blkparse User Guide}
436
437 The \emph{blkparse} utility will attempt to combine streams of events
438 for various devices on various CPUs, and produce a formatted output of
439 the event information. As with blktrace, some details concerning blkparse
440 will help in understanding the command line options presented below.
441
442 \begin{itemize}
443   \item By default, blkparse expects to run in a post-processing mode
444   -- one where the trace events have been saved by a previous run
445   of blktrace, and blkparse is combining event streams and dumping
446   formatted data. 
447
448   blkparse \emph{may} be run in a \emph{live} manner concurrently with
449   blktrace by specifying \emph{-i -} to blkparse, and combining it with
450   the live option for blktrace. An example would be:
451
452   \begin{verbatim}
453   % blktrace -d /dev/sda -o - | blkparse -i -
454   \end{verbatim}
455
456   \item You can set how many blkparse batches event reads via the
457   \emph{-b} option, the default is to handle events in batches of 512.
458
459   \item If you have saved event traces in blktrace with different output
460   names (via the \emph{-o} option to blktrace), you must specify the
461   same \emph{input} name via the \emph{-i} option.
462
463   \item The format of the output data can be controlled via the \emph{-f}
464   or \emph{-F} options -- see section~\ref{sec:blkparse-format} for details.
465
466   By default, blkparse sends formatted data to standard output. This may
467   be changed via the \emph{-o} option, or text output can be disabled
468   via the\emph{-O} option. A merged binary stream can be produced using
469   the \emph{-d} option.
470
471 \end{itemize}
472
473 \newpage\subsection{\label{sec:blkparse-args}Command line arguments}
474 \begin{tabular}{|l|l|l|}\hline
475 Short              & Long                       & Description \\ \hline\hline
476 -b \emph{batch}    & --batch={batch}            & Standard input read batching \\ \hline
477
478 -i \emph{file}     & --input=\emph{file}        & Specifies base name for input files -- default is \emph{device}.blktrace.\emph{cpu}. \\
479                    &                            & As noted above, specifying \emph{-i -} runs in \emph{live} mode with blktrace \\
480                    &                            & (reading data from standard in). \\ \hline
481
482 -F \emph{typ,fmt}  & --format=\emph{typ,fmt}    & Sets output format \\
483 -f \emph{fmt}      & --format-spec=\emph{fmt}   & (See section~\ref{sec:blkparse-format} for details.) \\ 
484                    &                            & \\
485                    &                            & The -f form specifies a format for all events \\
486                    &                            & \\
487                    &                            & The -F form allows one to specify a format for a specific \\
488                    &                            & event type. The single-character \emph{typ} field is one of the \\
489                    &                            & action specifiers in section~\ref{sec:act-table} \\ \hline
490
491
492 -m                 & --missing                  & Print missing entries\\ \hline
493
494 -h                 & --hash-by-name             & Hash processes by name, not by PID\\ \hline
495
496 -o \emph{file}     & --output=\emph{file}       & Output file \\ \hline
497 -O                 & --no-text-output           & Do \emph{not} produce text output, used for binary (-d) only \\ \hline
498
499 -d \emph{file}     & --dump-binary=\emph{file}  & Binary output file \\ \hline
500
501 -q                 & --quiet                    & Quite mode \\ \hline
502
503 -s                 & --per-program-stats        & Displays data sorted by program \\ \hline
504
505 -t                 & --track-ios                & Display time deltas per IO \\ \hline
506
507 -w \emph{span}     & --stopwatch=\emph{span}    & Display traces for the \emph{span} specified -- where span can be: \\ 
508                    &                            & \emph{end-time} -- Display traces from time 0 through \emph{end-time} (in ns) \\
509                    &                            & or \\
510                    &                            & \emph{start:end-time} -- Display traces from time \emph{start} \\
511                    &                            & through {end-time} (in ns). \\ \hline
512
513 -M                 & --no-msgs                  & Do not add messages to binary output file \\\hline
514 -v                 & --verbose                  & More verbose marginal on marginal errors \\ \hline
515 -V                 & --version                  & Display version \\ \hline
516
517 \end{tabular}
518
519 \newpage
520 \subsection{\label{sec:blkparse-actions}Trace actions}
521
522 \begin{description}
523   \item[C -- complete] A previously issued request has been completed.
524   The output will detail the sector and size of that request, as well
525   as the success or failure of it.
526
527   \item[D -- issued] A request that previously resided on the block layer
528   queue or in the io scheduler has been sent to the driver.
529
530   \item[I -- inserted] A request is being sent to the io scheduler for
531   addition to the internal queue and later service by the driver. The
532   request is fully formed at this time.
533
534   \item[Q -- queued] This notes intent to queue io at the given location.
535   No real requests exists yet.
536
537   \item[B -- bounced] The data pages attached to this \emph{bio} are
538   not reachable by the hardware and must be bounced to a lower memory
539   location. This causes a big slowdown in io performance, since the data
540   must be copied to/from kernel buffers. Usually this can be fixed with
541   using better hardware - either a better io controller, or a platform
542   with an IOMMU.
543
544   \item[m -- message] Text message generated via kernel call to
545   \texttt{blk\_add\_trace\_msg}.
546
547   \item[M -- back merge] A previously inserted request exists that ends
548   on the boundary of where this io begins, so the io scheduler can merge
549   them together.
550
551   \item[F -- front merge] Same as the back merge, except this io ends
552   where a previously inserted requests starts.
553
554   \item[G -- get request] To send any type of request to a block device,
555   a \emph{struct request} container must be allocated first.
556
557   \item[S -- sleep] No available request structures were available, so
558   the issuer has to wait for one to be freed.
559
560   \item[P -- plug] When io is queued to a previously empty block device
561   queue, Linux will plug the queue in anticipation of future ios being
562   added before this data is needed.
563
564   \item[U -- unplug] Some request data already queued in the device,
565   start sending requests to the driver. This may happen automatically
566   if a timeout period has passed (see next entry) or if a number of
567   requests have been added to the queue.
568
569   \item[T -- unplug due to timer] If nobody requests the io that was queued
570   after plugging the queue, Linux will automatically unplug it after a
571   defined period has passed.
572
573   \item[X -- split] On raid or device mapper setups, an incoming io may
574   straddle a device or internal zone and needs to be chopped up into
575   smaller pieces for service. This may indicate a performance problem due
576   to a bad setup of that raid/dm device, but may also just be part of
577   normal boundary conditions. dm is notably bad at this and will clone
578   lots of io.
579
580   \item[A -- remap] For stacked devices, incoming io is remapped to device
581   below it in the io stack. The remap action details what exactly is
582   being remapped to what.
583
584 \end{description}
585
586 \subsection{\label{sec:blkparse-format}Output Description and Formatting}
587
588 The output from blkparse can be tailored for specific use - in particular,
589 to ease parsing of output, and/or limit output fields to those the user
590 wants to see. The data for fields which can be output include:
591
592 \smallskip
593 \begin{tabular}{|l|l|}\hline
594 Field    & Description \\
595 Specifier & \\ \hline\hline
596 \emph{a} & Action, a (small) string (1 or 2 characters) -- see table below for more details \\ \hline
597 \emph{c} & CPU id \\ \hline
598 \emph{C} & Command \\ \hline
599 \emph{d} & RWBS field, a (small) string (1-3 characters)  -- see section below for more details \\ \hline
600 \emph{D} & 7-character string containing the major and minor numbers of
601 the event's device \\
602          & (separated by a comma). \\ \hline
603 \emph{e} & Error value \\ \hline
604 \emph{m} & Minor number of event's device. \\ \hline
605 \emph{M} & Major number of event's device. \\ \hline
606 \emph{n} & Number of blocks \\ \hline
607 \emph{N} & Number of bytes \\ \hline
608 \emph{p} & Process ID \\ \hline
609 \emph{P} & Display packet data -- series of hexadecimal values\\ \hline
610 \emph{s} & Sequence numbers \\ \hline
611 \emph{S} & Sector number \\ \hline
612 \emph{t} & Time stamp (nanoseconds) \\ \hline
613 \emph{T} & Time stamp (seconds) \\ \hline
614 \emph{u} & Elapsed value in microseconds (\emph{-t} command line option) \\ \hline
615 \emph{U} & Payload unsigned integer \\ \hline
616 \end{tabular}
617
618 Note that the user can optionally specify field display width, and
619 optionally a left-aligned specifier. These precede field specifiers,
620 with a '\%' character, followed by the optional left-alignment specifer
621 (-) followed by the width (a decimal number) and then the field.
622
623 Thus, to specify the command in a 12-character field that is left aligned:
624
625 \begin{verbatim}
626 -f "%-12C"
627 \end{verbatim}
628
629 \newpage
630 \subsubsection{\label{sec:act-table}Action Table}
631 The following table shows the various actions which may be output.
632
633 \begin{tabular}{|l|l|}\hline
634 Act & Description \\ \hline\hline
635 A & IO was remapped to a different device \\ \hline
636 B & IO bounced \\ \hline
637 C & IO completion \\ \hline
638 D & IO issued to driver \\ \hline
639 F & IO front merged with request on queue \\ \hline
640 G & Get request \\ \hline
641 I & IO inserted onto request queue \\ \hline
642 M & IO back merged with request on queue \\ \hline
643 P & Plug request \\ \hline
644 Q & IO handled by request queue code \\ \hline
645 S & Sleep request \\ \hline
646 T & Unplug due to timeout \\ \hline
647 U & Unplug request \\ \hline
648 X & Split \\ \hline
649 \end{tabular}
650
651 \subsubsection{\label{sec:act-table}RWBS Description}
652 This is a small string containing at least one character ('R' for read,
653 'W' for write, or 'D' for block discard operation), and optionally either
654 a 'B' (for barrier operations) or 'S' (for synchronous operations).
655
656 \subsubsection{\label{sec:default-output}Default output}
657
658 The standard \emph{header} (or initial fields displayed) include:
659
660 \begin{verbatim}
661 "%D %2c %8s %5T.%9t %5p %2a %3d "
662 \end{verbatim}
663
664 Breaking this down:
665
666 \begin{description}
667   \item[\%D] Displays the event's device major/minor as: \%3d,\%-3d.
668   \item[\%2c] CPU ID (2-character field).
669   \item[\%8s] Sequence number
670   \item[\%5T.\%9t] 5-charcter field for the seconds portion of the
671   time stamp and a 9-character field for the nanoseconds in the time stamp.
672   \item[\%5p] 5-character field for the process ID.
673   \item[\%2a] 2-character field for one of the actions.
674   \item[\%3d] 3-character field for the RWBS data.
675 \end{description}
676
677 Seeing this in action:
678
679 \begin{verbatim}
680   8,0    3        1     0.000000000   697  G   W 223490 + 8 [kjournald]
681 \end{verbatim}
682
683 The header is the data in this line up to the 223490 (starting block). 
684
685 The default output for all event types includes this header.
686
687 \paragraph{Default output per action}
688
689 \begin{description}
690   \item[C -- complete] If a payload is present, this is presented between
691   parenthesis following the header, followed by the error value. 
692
693   If no payload is present, the sector and number of blocks are presented
694   (with an intervening plus (+) character). If the \emph{-t} option
695   was specified, then the elapsed time is presented. In either case,
696   it is followed by the error value for the completion.
697
698   \item[D -- issued]
699   \item[I -- inserted]
700   \item[Q -- queued]
701   \item[B -- bounced] If a payload is present, the number of payload bytes
702   is output, followed by the payload in hexadecimal between parenthesis.
703
704   If no payload is present, the sector and number of blocks are presented
705   (with an intervening plus (+) character). If the \emph{-t} option was
706   specified, then the elapsed time is presented (in parenthesis). In
707   either case, it is followed by the command associated with the event
708   (surrounded by square brackets).
709
710   \item[M -- back merge]
711   \item[F -- front merge]
712   \item[G -- get request]
713   \item[S -- sleep] The starting sector and number of blocks is output
714   (with an intervening plus (+) character), followed by the command
715   associated with the event (surrounded by square brackets).
716
717   \item[P -- plug] The command associated with the event (surrounded by
718   square brackets) is output.
719
720   \item[U -- unplug]
721   \item[T -- unplug due to timer] The command associated with the event
722   (surrounded by square brackets) is output, followed by the number of
723   requests outstanding.
724
725   \item[X -- split] The original starting sector followed by the new
726   sector (separated by a slash (/) is output, followed by the command
727   associated with the event (surrounded by square brackets).
728
729   \item[A -- remap] Sector and length is output, along with the original
730   device and sector offset.
731
732   \item[m -- message] The supplied message is appended to the end of
733   the standard header.
734
735 \end{description}
736
737 %------------------------------
738 \newpage
739 \newpage\section*{\label{sec:blktrace-kg}Appendix: blktrace Kernel Guide}
740
741 The blktrace facility provides an efficient event transfer mechanism which
742 supplies block IO layer state transition data via the relay
743 filesystem. This section provides some details as to the interfaces
744 blktrace utilizes in the kernel to effect this. It is good background data
745 to help understand some of the outputs and command-line options above.
746
747 \subsection{blktrace.h Definitions}
748 Files which include $<linux/blktrace.h>$ are supplied with the following
749 definitions:
750
751 \subsubsection{Trace Action Specifiers}
752 \begin{tabular}{|l|l|}\hline
753   BLK\_TA\_QUEUE & (RQ) Command queued to request\_queue. \\
754                  & (BIO) Command queued by elevator. \\ \hline
755   BLK\_TA\_BACKMERGE & Back merging elevator operation \\ \hline
756   BLK\_TA\_FRONTMERGE & Front merging elevator operation \\ \hline
757   BLK\_TA\_GETRQ & Free request retrieved. \\ \hline
758   BLK\_TA\_SLEEPRQ & No requests available, device unplugged. \\ \hline
759   BLK\_TA\_REQUEUE & Request requeued. \\ \hline
760   BLK\_TA\_ISSUE & Command set to driver for request\_queue. \\ \hline
761   BLK\_TA\_COMPLETE & Command completed by driver. \\ \hline
762   BLK\_TA\_PLUG & Device is plugged \\ \hline
763   BLK\_TA\_UNPLUG\_IO & Unplug device as IO is made available. \\ \hline
764   BLK\_TA\_UNPLUG\_TIMER & Unplug device after timer expired. \\ \hline
765   BLK\_TA\_INSERT & Insert request into queue. \\ \hline
766   BLK\_TA\_SPLIT & BIO split into 2 or more requests. \\ \hline
767   BLK\_TA\_BOUNCE & BIO was bounced \\ \hline
768   BLK\_TA\_REMAP & BIO was remapped \\ \hline
769 \end{tabular}
770
771 %..........................................
772 \subsection{blktrace.h Routines}
773 Files which include $<linux/blktrace.h>$ are supplied with the following
774 kernel routine invocable interfaces:
775
776 \begin{description}
777   \item[blk\_add\_trace\_rq(struct request\_queue *q, struct request\_queue 
778                                                                 *rq, u32 what)]
779         Adds a trace event describing the state change of the passed in
780         request\_queue. The \emph{what} parameter describes the change in
781         the request\_queue state, and is one of the request queue action 
782         specifiers -- BLK\_TA\_QUEUE, BLK\_TA\_REQUEUE, BLK\_TA\_ISSUE,
783         or BLK\_TA\_COMPLETE.
784
785   \item[blk\_add\_trace\_bio(struct request\_queue *q, struct bio *bio, 
786                                                                 u32 what)]
787         Adds a trace event for the BIO passed in. The \emph{what} parameter
788         describes the action being performed on the BIO, and is one of
789         BLK\_TA\_BACKMERGE, BLK\_TA\_FRONTMERGE, or BLK\_TA\_QUEUE.
790
791   \item[blk\_add\_trace\_generic(struct request\_queue *q, struct bio *bio, 
792                                                         int rw, u32 what)]
793         Adds a \emph{generic} trace event -- not one of the request queue
794         or BIO traces. The \emph{what} parameter describes the action being 
795         performed on the BIO (if bio is non-NULL), and is one of
796         BLK\_TA\_PLUG, BLK\_TA\_GETRQ or BLK\_TA\_SLEEPRQ.
797
798   \item[blk\_add\_trace\_pdu\_int(struct request\_queue *q, u32 what,
799                                                                 u32 pdu)]
800         Adds a trace with some payload data -- in this case, an unsigned
801         32-bit entity (the \emph{pdu} parameter). The \emph{what} parameter
802         describes the nature of the payload, and is one of
803         BLK\_TA\_UNPLUG\_IO or BLK\_TA\_UNPLUG\_TIMER.
804
805   \item[blk\_add\_trace\_remap(struct request\_queue *q, struct bio  *bio,
806                                                 dev\_t dev, sector\_t sector)]
807         Adds a trace with a remap event. \emph{dev} and \emph{sector} denote
808         the original device this \emph{bio} was mapped from.
809
810   \item[blk\_add\_trace\_msg(struct request\_queue *q, char *fmt, ...)]
811         Adds a formatted message to the output stream. The total message
812         size can not exceed BLK\_TN\_MSG\_MSG characters (currently
813         1024). Standard format conversions are supported (as supplied
814         by \texttt{vscnprintf}.
815
816 \end{description}
817 \end{document}