Merge tag 'compat-ioctl-fix' of git://git.kernel.org:/pub/scm/linux/kernel/git/arnd...
[linux-block.git] / Documentation / trace / ftrace.rst
1 ========================
2 ftrace - Function Tracer
3 ========================
4
5 Copyright 2008 Red Hat Inc.
6
7 :Author:   Steven Rostedt <srostedt@redhat.com>
8 :License:  The GNU Free Documentation License, Version 1.2
9           (dual licensed under the GPL v2)
10 :Original Reviewers:  Elias Oltmanns, Randy Dunlap, Andrew Morton,
11                       John Kacur, and David Teigland.
12
13 - Written for: 2.6.28-rc2
14 - Updated for: 3.10
15 - Updated for: 4.13 - Copyright 2017 VMware Inc. Steven Rostedt
16 - Converted to rst format - Changbin Du <changbin.du@intel.com>
17
18 Introduction
19 ------------
20
21 Ftrace is an internal tracer designed to help out developers and
22 designers of systems to find what is going on inside the kernel.
23 It can be used for debugging or analyzing latencies and
24 performance issues that take place outside of user-space.
25
26 Although ftrace is typically considered the function tracer, it
27 is really a framework of several assorted tracing utilities.
28 There's latency tracing to examine what occurs between interrupts
29 disabled and enabled, as well as for preemption and from a time
30 a task is woken to the task is actually scheduled in.
31
32 One of the most common uses of ftrace is the event tracing.
33 Throughout the kernel is hundreds of static event points that
34 can be enabled via the tracefs file system to see what is
35 going on in certain parts of the kernel.
36
37 See events.txt for more information.
38
39
40 Implementation Details
41 ----------------------
42
43 See :doc:`ftrace-design` for details for arch porters and such.
44
45
46 The File System
47 ---------------
48
49 Ftrace uses the tracefs file system to hold the control files as
50 well as the files to display output.
51
52 When tracefs is configured into the kernel (which selecting any ftrace
53 option will do) the directory /sys/kernel/tracing will be created. To mount
54 this directory, you can add to your /etc/fstab file::
55
56  tracefs       /sys/kernel/tracing       tracefs defaults        0       0
57
58 Or you can mount it at run time with::
59
60  mount -t tracefs nodev /sys/kernel/tracing
61
62 For quicker access to that directory you may want to make a soft link to
63 it::
64
65  ln -s /sys/kernel/tracing /tracing
66
67 .. attention::
68
69   Before 4.1, all ftrace tracing control files were within the debugfs
70   file system, which is typically located at /sys/kernel/debug/tracing.
71   For backward compatibility, when mounting the debugfs file system,
72   the tracefs file system will be automatically mounted at:
73
74   /sys/kernel/debug/tracing
75
76   All files located in the tracefs file system will be located in that
77   debugfs file system directory as well.
78
79 .. attention::
80
81   Any selected ftrace option will also create the tracefs file system.
82   The rest of the document will assume that you are in the ftrace directory
83   (cd /sys/kernel/tracing) and will only concentrate on the files within that
84   directory and not distract from the content with the extended
85   "/sys/kernel/tracing" path name.
86
87 That's it! (assuming that you have ftrace configured into your kernel)
88
89 After mounting tracefs you will have access to the control and output files
90 of ftrace. Here is a list of some of the key files:
91
92
93  Note: all time values are in microseconds.
94
95   current_tracer:
96
97         This is used to set or display the current tracer
98         that is configured. Changing the current tracer clears
99         the ring buffer content as well as the "snapshot" buffer.
100
101   available_tracers:
102
103         This holds the different types of tracers that
104         have been compiled into the kernel. The
105         tracers listed here can be configured by
106         echoing their name into current_tracer.
107
108   tracing_on:
109
110         This sets or displays whether writing to the trace
111         ring buffer is enabled. Echo 0 into this file to disable
112         the tracer or 1 to enable it. Note, this only disables
113         writing to the ring buffer, the tracing overhead may
114         still be occurring.
115
116         The kernel function tracing_off() can be used within the
117         kernel to disable writing to the ring buffer, which will
118         set this file to "0". User space can re-enable tracing by
119         echoing "1" into the file.
120
121         Note, the function and event trigger "traceoff" will also
122         set this file to zero and stop tracing. Which can also
123         be re-enabled by user space using this file.
124
125   trace:
126
127         This file holds the output of the trace in a human
128         readable format (described below). Note, tracing is temporarily
129         disabled when the file is open for reading. Once all readers
130         are closed, tracing is re-enabled. Opening this file for
131         writing with the O_TRUNC flag clears the ring buffer content.
132
133   trace_pipe:
134
135         The output is the same as the "trace" file but this
136         file is meant to be streamed with live tracing.
137         Reads from this file will block until new data is
138         retrieved.  Unlike the "trace" file, this file is a
139         consumer. This means reading from this file causes
140         sequential reads to display more current data. Once
141         data is read from this file, it is consumed, and
142         will not be read again with a sequential read. The
143         "trace" file is static, and if the tracer is not
144         adding more data, it will display the same
145         information every time it is read. Unlike the
146         "trace" file, opening this file for reading will not
147         temporarily disable tracing.
148
149   trace_options:
150
151         This file lets the user control the amount of data
152         that is displayed in one of the above output
153         files. Options also exist to modify how a tracer
154         or events work (stack traces, timestamps, etc).
155
156   options:
157
158         This is a directory that has a file for every available
159         trace option (also in trace_options). Options may also be set
160         or cleared by writing a "1" or "0" respectively into the
161         corresponding file with the option name.
162
163   tracing_max_latency:
164
165         Some of the tracers record the max latency.
166         For example, the maximum time that interrupts are disabled.
167         The maximum time is saved in this file. The max trace will also be
168         stored, and displayed by "trace". A new max trace will only be
169         recorded if the latency is greater than the value in this file
170         (in microseconds).
171
172         By echoing in a time into this file, no latency will be recorded
173         unless it is greater than the time in this file.
174
175   tracing_thresh:
176
177         Some latency tracers will record a trace whenever the
178         latency is greater than the number in this file.
179         Only active when the file contains a number greater than 0.
180         (in microseconds)
181
182   buffer_size_kb:
183
184         This sets or displays the number of kilobytes each CPU
185         buffer holds. By default, the trace buffers are the same size
186         for each CPU. The displayed number is the size of the
187         CPU buffer and not total size of all buffers. The
188         trace buffers are allocated in pages (blocks of memory
189         that the kernel uses for allocation, usually 4 KB in size).
190         A few extra pages may be allocated to accommodate buffer management
191         meta-data. If the last page allocated has room for more bytes
192         than requested, the rest of the page will be used,
193         making the actual allocation bigger than requested or shown.
194         ( Note, the size may not be a multiple of the page size
195         due to buffer management meta-data. )
196
197         Buffer sizes for individual CPUs may vary
198         (see "per_cpu/cpu0/buffer_size_kb" below), and if they do
199         this file will show "X".
200
201   buffer_total_size_kb:
202
203         This displays the total combined size of all the trace buffers.
204
205   free_buffer:
206
207         If a process is performing tracing, and the ring buffer should be
208         shrunk "freed" when the process is finished, even if it were to be
209         killed by a signal, this file can be used for that purpose. On close
210         of this file, the ring buffer will be resized to its minimum size.
211         Having a process that is tracing also open this file, when the process
212         exits its file descriptor for this file will be closed, and in doing so,
213         the ring buffer will be "freed".
214
215         It may also stop tracing if disable_on_free option is set.
216
217   tracing_cpumask:
218
219         This is a mask that lets the user only trace on specified CPUs.
220         The format is a hex string representing the CPUs.
221
222   set_ftrace_filter:
223
224         When dynamic ftrace is configured in (see the
225         section below "dynamic ftrace"), the code is dynamically
226         modified (code text rewrite) to disable calling of the
227         function profiler (mcount). This lets tracing be configured
228         in with practically no overhead in performance.  This also
229         has a side effect of enabling or disabling specific functions
230         to be traced. Echoing names of functions into this file
231         will limit the trace to only those functions.
232         This influences the tracers "function" and "function_graph"
233         and thus also function profiling (see "function_profile_enabled").
234
235         The functions listed in "available_filter_functions" are what
236         can be written into this file.
237
238         This interface also allows for commands to be used. See the
239         "Filter commands" section for more details.
240
241         As a speed up, since processing strings can be quite expensive
242         and requires a check of all functions registered to tracing, instead
243         an index can be written into this file. A number (starting with "1")
244         written will instead select the same corresponding at the line position
245         of the "available_filter_functions" file.
246
247   set_ftrace_notrace:
248
249         This has an effect opposite to that of
250         set_ftrace_filter. Any function that is added here will not
251         be traced. If a function exists in both set_ftrace_filter
252         and set_ftrace_notrace, the function will _not_ be traced.
253
254   set_ftrace_pid:
255
256         Have the function tracer only trace the threads whose PID are
257         listed in this file.
258
259         If the "function-fork" option is set, then when a task whose
260         PID is listed in this file forks, the child's PID will
261         automatically be added to this file, and the child will be
262         traced by the function tracer as well. This option will also
263         cause PIDs of tasks that exit to be removed from the file.
264
265   set_event_pid:
266
267         Have the events only trace a task with a PID listed in this file.
268         Note, sched_switch and sched_wake_up will also trace events
269         listed in this file.
270
271         To have the PIDs of children of tasks with their PID in this file
272         added on fork, enable the "event-fork" option. That option will also
273         cause the PIDs of tasks to be removed from this file when the task
274         exits.
275
276   set_graph_function:
277
278         Functions listed in this file will cause the function graph
279         tracer to only trace these functions and the functions that
280         they call. (See the section "dynamic ftrace" for more details).
281         Note, set_ftrace_filter and set_ftrace_notrace still affects
282         what functions are being traced.
283
284   set_graph_notrace:
285
286         Similar to set_graph_function, but will disable function graph
287         tracing when the function is hit until it exits the function.
288         This makes it possible to ignore tracing functions that are called
289         by a specific function.
290
291   available_filter_functions:
292
293         This lists the functions that ftrace has processed and can trace.
294         These are the function names that you can pass to
295         "set_ftrace_filter", "set_ftrace_notrace",
296         "set_graph_function", or "set_graph_notrace".
297         (See the section "dynamic ftrace" below for more details.)
298
299   dyn_ftrace_total_info:
300
301         This file is for debugging purposes. The number of functions that
302         have been converted to nops and are available to be traced.
303
304   enabled_functions:
305
306         This file is more for debugging ftrace, but can also be useful
307         in seeing if any function has a callback attached to it.
308         Not only does the trace infrastructure use ftrace function
309         trace utility, but other subsystems might too. This file
310         displays all functions that have a callback attached to them
311         as well as the number of callbacks that have been attached.
312         Note, a callback may also call multiple functions which will
313         not be listed in this count.
314
315         If the callback registered to be traced by a function with
316         the "save regs" attribute (thus even more overhead), a 'R'
317         will be displayed on the same line as the function that
318         is returning registers.
319
320         If the callback registered to be traced by a function with
321         the "ip modify" attribute (thus the regs->ip can be changed),
322         an 'I' will be displayed on the same line as the function that
323         can be overridden.
324
325         If the architecture supports it, it will also show what callback
326         is being directly called by the function. If the count is greater
327         than 1 it most likely will be ftrace_ops_list_func().
328
329         If the callback of the function jumps to a trampoline that is
330         specific to a the callback and not the standard trampoline,
331         its address will be printed as well as the function that the
332         trampoline calls.
333
334   function_profile_enabled:
335
336         When set it will enable all functions with either the function
337         tracer, or if configured, the function graph tracer. It will
338         keep a histogram of the number of functions that were called
339         and if the function graph tracer was configured, it will also keep
340         track of the time spent in those functions. The histogram
341         content can be displayed in the files:
342
343         trace_stat/function<cpu> ( function0, function1, etc).
344
345   trace_stat:
346
347         A directory that holds different tracing stats.
348
349   kprobe_events:
350
351         Enable dynamic trace points. See kprobetrace.txt.
352
353   kprobe_profile:
354
355         Dynamic trace points stats. See kprobetrace.txt.
356
357   max_graph_depth:
358
359         Used with the function graph tracer. This is the max depth
360         it will trace into a function. Setting this to a value of
361         one will show only the first kernel function that is called
362         from user space.
363
364   printk_formats:
365
366         This is for tools that read the raw format files. If an event in
367         the ring buffer references a string, only a pointer to the string
368         is recorded into the buffer and not the string itself. This prevents
369         tools from knowing what that string was. This file displays the string
370         and address for the string allowing tools to map the pointers to what
371         the strings were.
372
373   saved_cmdlines:
374
375         Only the pid of the task is recorded in a trace event unless
376         the event specifically saves the task comm as well. Ftrace
377         makes a cache of pid mappings to comms to try to display
378         comms for events. If a pid for a comm is not listed, then
379         "<...>" is displayed in the output.
380
381         If the option "record-cmd" is set to "0", then comms of tasks
382         will not be saved during recording. By default, it is enabled.
383
384   saved_cmdlines_size:
385
386         By default, 128 comms are saved (see "saved_cmdlines" above). To
387         increase or decrease the amount of comms that are cached, echo
388         the number of comms to cache into this file.
389
390   saved_tgids:
391
392         If the option "record-tgid" is set, on each scheduling context switch
393         the Task Group ID of a task is saved in a table mapping the PID of
394         the thread to its TGID. By default, the "record-tgid" option is
395         disabled.
396
397   snapshot:
398
399         This displays the "snapshot" buffer and also lets the user
400         take a snapshot of the current running trace.
401         See the "Snapshot" section below for more details.
402
403   stack_max_size:
404
405         When the stack tracer is activated, this will display the
406         maximum stack size it has encountered.
407         See the "Stack Trace" section below.
408
409   stack_trace:
410
411         This displays the stack back trace of the largest stack
412         that was encountered when the stack tracer is activated.
413         See the "Stack Trace" section below.
414
415   stack_trace_filter:
416
417         This is similar to "set_ftrace_filter" but it limits what
418         functions the stack tracer will check.
419
420   trace_clock:
421
422         Whenever an event is recorded into the ring buffer, a
423         "timestamp" is added. This stamp comes from a specified
424         clock. By default, ftrace uses the "local" clock. This
425         clock is very fast and strictly per cpu, but on some
426         systems it may not be monotonic with respect to other
427         CPUs. In other words, the local clocks may not be in sync
428         with local clocks on other CPUs.
429
430         Usual clocks for tracing::
431
432           # cat trace_clock
433           [local] global counter x86-tsc
434
435         The clock with the square brackets around it is the one in effect.
436
437         local:
438                 Default clock, but may not be in sync across CPUs
439
440         global:
441                 This clock is in sync with all CPUs but may
442                 be a bit slower than the local clock.
443
444         counter:
445                 This is not a clock at all, but literally an atomic
446                 counter. It counts up one by one, but is in sync
447                 with all CPUs. This is useful when you need to
448                 know exactly the order events occurred with respect to
449                 each other on different CPUs.
450
451         uptime:
452                 This uses the jiffies counter and the time stamp
453                 is relative to the time since boot up.
454
455         perf:
456                 This makes ftrace use the same clock that perf uses.
457                 Eventually perf will be able to read ftrace buffers
458                 and this will help out in interleaving the data.
459
460         x86-tsc:
461                 Architectures may define their own clocks. For
462                 example, x86 uses its own TSC cycle clock here.
463
464         ppc-tb:
465                 This uses the powerpc timebase register value.
466                 This is in sync across CPUs and can also be used
467                 to correlate events across hypervisor/guest if
468                 tb_offset is known.
469
470         mono:
471                 This uses the fast monotonic clock (CLOCK_MONOTONIC)
472                 which is monotonic and is subject to NTP rate adjustments.
473
474         mono_raw:
475                 This is the raw monotonic clock (CLOCK_MONOTONIC_RAW)
476                 which is monotonic but is not subject to any rate adjustments
477                 and ticks at the same rate as the hardware clocksource.
478
479         boot:
480                 This is the boot clock (CLOCK_BOOTTIME) and is based on the
481                 fast monotonic clock, but also accounts for time spent in
482                 suspend. Since the clock access is designed for use in
483                 tracing in the suspend path, some side effects are possible
484                 if clock is accessed after the suspend time is accounted before
485                 the fast mono clock is updated. In this case, the clock update
486                 appears to happen slightly sooner than it normally would have.
487                 Also on 32-bit systems, it's possible that the 64-bit boot offset
488                 sees a partial update. These effects are rare and post
489                 processing should be able to handle them. See comments in the
490                 ktime_get_boot_fast_ns() function for more information.
491
492         To set a clock, simply echo the clock name into this file::
493
494           # echo global > trace_clock
495
496         Setting a clock clears the ring buffer content as well as the
497         "snapshot" buffer.
498
499   trace_marker:
500
501         This is a very useful file for synchronizing user space
502         with events happening in the kernel. Writing strings into
503         this file will be written into the ftrace buffer.
504
505         It is useful in applications to open this file at the start
506         of the application and just reference the file descriptor
507         for the file::
508
509                 void trace_write(const char *fmt, ...)
510                 {
511                         va_list ap;
512                         char buf[256];
513                         int n;
514
515                         if (trace_fd < 0)
516                                 return;
517
518                         va_start(ap, fmt);
519                         n = vsnprintf(buf, 256, fmt, ap);
520                         va_end(ap);
521
522                         write(trace_fd, buf, n);
523                 }
524
525         start::
526
527                 trace_fd = open("trace_marker", WR_ONLY);
528
529         Note: Writing into the trace_marker file can also initiate triggers
530               that are written into /sys/kernel/tracing/events/ftrace/print/trigger
531               See "Event triggers" in Documentation/trace/events.rst and an
532               example in Documentation/trace/histogram.rst (Section 3.)
533
534   trace_marker_raw:
535
536         This is similar to trace_marker above, but is meant for for binary data
537         to be written to it, where a tool can be used to parse the data
538         from trace_pipe_raw.
539
540   uprobe_events:
541
542         Add dynamic tracepoints in programs.
543         See uprobetracer.txt
544
545   uprobe_profile:
546
547         Uprobe statistics. See uprobetrace.txt
548
549   instances:
550
551         This is a way to make multiple trace buffers where different
552         events can be recorded in different buffers.
553         See "Instances" section below.
554
555   events:
556
557         This is the trace event directory. It holds event tracepoints
558         (also known as static tracepoints) that have been compiled
559         into the kernel. It shows what event tracepoints exist
560         and how they are grouped by system. There are "enable"
561         files at various levels that can enable the tracepoints
562         when a "1" is written to them.
563
564         See events.txt for more information.
565
566   set_event:
567
568         By echoing in the event into this file, will enable that event.
569
570         See events.txt for more information.
571
572   available_events:
573
574         A list of events that can be enabled in tracing.
575
576         See events.txt for more information.
577
578   timestamp_mode:
579
580         Certain tracers may change the timestamp mode used when
581         logging trace events into the event buffer.  Events with
582         different modes can coexist within a buffer but the mode in
583         effect when an event is logged determines which timestamp mode
584         is used for that event.  The default timestamp mode is
585         'delta'.
586
587         Usual timestamp modes for tracing:
588
589           # cat timestamp_mode
590           [delta] absolute
591
592           The timestamp mode with the square brackets around it is the
593           one in effect.
594
595           delta: Default timestamp mode - timestamp is a delta against
596                  a per-buffer timestamp.
597
598           absolute: The timestamp is a full timestamp, not a delta
599                  against some other value.  As such it takes up more
600                  space and is less efficient.
601
602   hwlat_detector:
603
604         Directory for the Hardware Latency Detector.
605         See "Hardware Latency Detector" section below.
606
607   per_cpu:
608
609         This is a directory that contains the trace per_cpu information.
610
611   per_cpu/cpu0/buffer_size_kb:
612
613         The ftrace buffer is defined per_cpu. That is, there's a separate
614         buffer for each CPU to allow writes to be done atomically,
615         and free from cache bouncing. These buffers may have different
616         size buffers. This file is similar to the buffer_size_kb
617         file, but it only displays or sets the buffer size for the
618         specific CPU. (here cpu0).
619
620   per_cpu/cpu0/trace:
621
622         This is similar to the "trace" file, but it will only display
623         the data specific for the CPU. If written to, it only clears
624         the specific CPU buffer.
625
626   per_cpu/cpu0/trace_pipe
627
628         This is similar to the "trace_pipe" file, and is a consuming
629         read, but it will only display (and consume) the data specific
630         for the CPU.
631
632   per_cpu/cpu0/trace_pipe_raw
633
634         For tools that can parse the ftrace ring buffer binary format,
635         the trace_pipe_raw file can be used to extract the data
636         from the ring buffer directly. With the use of the splice()
637         system call, the buffer data can be quickly transferred to
638         a file or to the network where a server is collecting the
639         data.
640
641         Like trace_pipe, this is a consuming reader, where multiple
642         reads will always produce different data.
643
644   per_cpu/cpu0/snapshot:
645
646         This is similar to the main "snapshot" file, but will only
647         snapshot the current CPU (if supported). It only displays
648         the content of the snapshot for a given CPU, and if
649         written to, only clears this CPU buffer.
650
651   per_cpu/cpu0/snapshot_raw:
652
653         Similar to the trace_pipe_raw, but will read the binary format
654         from the snapshot buffer for the given CPU.
655
656   per_cpu/cpu0/stats:
657
658         This displays certain stats about the ring buffer:
659
660         entries:
661                 The number of events that are still in the buffer.
662
663         overrun:
664                 The number of lost events due to overwriting when
665                 the buffer was full.
666
667         commit overrun:
668                 Should always be zero.
669                 This gets set if so many events happened within a nested
670                 event (ring buffer is re-entrant), that it fills the
671                 buffer and starts dropping events.
672
673         bytes:
674                 Bytes actually read (not overwritten).
675
676         oldest event ts:
677                 The oldest timestamp in the buffer
678
679         now ts:
680                 The current timestamp
681
682         dropped events:
683                 Events lost due to overwrite option being off.
684
685         read events:
686                 The number of events read.
687
688 The Tracers
689 -----------
690
691 Here is the list of current tracers that may be configured.
692
693   "function"
694
695         Function call tracer to trace all kernel functions.
696
697   "function_graph"
698
699         Similar to the function tracer except that the
700         function tracer probes the functions on their entry
701         whereas the function graph tracer traces on both entry
702         and exit of the functions. It then provides the ability
703         to draw a graph of function calls similar to C code
704         source.
705
706   "blk"
707
708         The block tracer. The tracer used by the blktrace user
709         application.
710
711   "hwlat"
712
713         The Hardware Latency tracer is used to detect if the hardware
714         produces any latency. See "Hardware Latency Detector" section
715         below.
716
717   "irqsoff"
718
719         Traces the areas that disable interrupts and saves
720         the trace with the longest max latency.
721         See tracing_max_latency. When a new max is recorded,
722         it replaces the old trace. It is best to view this
723         trace with the latency-format option enabled, which
724         happens automatically when the tracer is selected.
725
726   "preemptoff"
727
728         Similar to irqsoff but traces and records the amount of
729         time for which preemption is disabled.
730
731   "preemptirqsoff"
732
733         Similar to irqsoff and preemptoff, but traces and
734         records the largest time for which irqs and/or preemption
735         is disabled.
736
737   "wakeup"
738
739         Traces and records the max latency that it takes for
740         the highest priority task to get scheduled after
741         it has been woken up.
742         Traces all tasks as an average developer would expect.
743
744   "wakeup_rt"
745
746         Traces and records the max latency that it takes for just
747         RT tasks (as the current "wakeup" does). This is useful
748         for those interested in wake up timings of RT tasks.
749
750   "wakeup_dl"
751
752         Traces and records the max latency that it takes for
753         a SCHED_DEADLINE task to be woken (as the "wakeup" and
754         "wakeup_rt" does).
755
756   "mmiotrace"
757
758         A special tracer that is used to trace binary module.
759         It will trace all the calls that a module makes to the
760         hardware. Everything it writes and reads from the I/O
761         as well.
762
763   "branch"
764
765         This tracer can be configured when tracing likely/unlikely
766         calls within the kernel. It will trace when a likely and
767         unlikely branch is hit and if it was correct in its prediction
768         of being correct.
769
770   "nop"
771
772         This is the "trace nothing" tracer. To remove all
773         tracers from tracing simply echo "nop" into
774         current_tracer.
775
776 Error conditions
777 ----------------
778
779   For most ftrace commands, failure modes are obvious and communicated
780   using standard return codes.
781
782   For other more involved commands, extended error information may be
783   available via the tracing/error_log file.  For the commands that
784   support it, reading the tracing/error_log file after an error will
785   display more detailed information about what went wrong, if
786   information is available.  The tracing/error_log file is a circular
787   error log displaying a small number (currently, 8) of ftrace errors
788   for the last (8) failed commands.
789
790   The extended error information and usage takes the form shown in
791   this example::
792
793     # echo xxx > /sys/kernel/debug/tracing/events/sched/sched_wakeup/trigger
794     echo: write error: Invalid argument
795
796     # cat /sys/kernel/debug/tracing/error_log
797     [ 5348.887237] location: error: Couldn't yyy: zzz
798       Command: xxx
799                ^
800     [ 7517.023364] location: error: Bad rrr: sss
801       Command: ppp qqq
802                    ^
803
804   To clear the error log, echo the empty string into it::
805
806     # echo > /sys/kernel/debug/tracing/error_log
807
808 Examples of using the tracer
809 ----------------------------
810
811 Here are typical examples of using the tracers when controlling
812 them only with the tracefs interface (without using any
813 user-land utilities).
814
815 Output format:
816 --------------
817
818 Here is an example of the output format of the file "trace"::
819
820   # tracer: function
821   #
822   # entries-in-buffer/entries-written: 140080/250280   #P:4
823   #
824   #                              _-----=> irqs-off
825   #                             / _----=> need-resched
826   #                            | / _---=> hardirq/softirq
827   #                            || / _--=> preempt-depth
828   #                            ||| /     delay
829   #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
830   #              | |       |   ||||       |         |
831               bash-1977  [000] .... 17284.993652: sys_close <-system_call_fastpath
832               bash-1977  [000] .... 17284.993653: __close_fd <-sys_close
833               bash-1977  [000] .... 17284.993653: _raw_spin_lock <-__close_fd
834               sshd-1974  [003] .... 17284.993653: __srcu_read_unlock <-fsnotify
835               bash-1977  [000] .... 17284.993654: add_preempt_count <-_raw_spin_lock
836               bash-1977  [000] ...1 17284.993655: _raw_spin_unlock <-__close_fd
837               bash-1977  [000] ...1 17284.993656: sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
838               bash-1977  [000] .... 17284.993657: filp_close <-__close_fd
839               bash-1977  [000] .... 17284.993657: dnotify_flush <-filp_close
840               sshd-1974  [003] .... 17284.993658: sys_select <-system_call_fastpath
841               ....
842
843 A header is printed with the tracer name that is represented by
844 the trace. In this case the tracer is "function". Then it shows the
845 number of events in the buffer as well as the total number of entries
846 that were written. The difference is the number of entries that were
847 lost due to the buffer filling up (250280 - 140080 = 110200 events
848 lost).
849
850 The header explains the content of the events. Task name "bash", the task
851 PID "1977", the CPU that it was running on "000", the latency format
852 (explained below), the timestamp in <secs>.<usecs> format, the
853 function name that was traced "sys_close" and the parent function that
854 called this function "system_call_fastpath". The timestamp is the time
855 at which the function was entered.
856
857 Latency trace format
858 --------------------
859
860 When the latency-format option is enabled or when one of the latency
861 tracers is set, the trace file gives somewhat more information to see
862 why a latency happened. Here is a typical trace::
863
864   # tracer: irqsoff
865   #
866   # irqsoff latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
867   # --------------------------------------------------------------------
868   # latency: 259 us, #4/4, CPU#2 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
869   #    -----------------
870   #    | task: ps-6143 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
871   #    -----------------
872   #  => started at: __lock_task_sighand
873   #  => ended at:   _raw_spin_unlock_irqrestore
874   #
875   #
876   #                  _------=> CPU#            
877   #                 / _-----=> irqs-off        
878   #                | / _----=> need-resched    
879   #                || / _---=> hardirq/softirq 
880   #                ||| / _--=> preempt-depth   
881   #                |||| /     delay             
882   #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
883   #     \   /      |||||  \    |   /           
884         ps-6143    2d...    0us!: trace_hardirqs_off <-__lock_task_sighand
885         ps-6143    2d..1  259us+: trace_hardirqs_on <-_raw_spin_unlock_irqrestore
886         ps-6143    2d..1  263us+: time_hardirqs_on <-_raw_spin_unlock_irqrestore
887         ps-6143    2d..1  306us : <stack trace>
888    => trace_hardirqs_on_caller
889    => trace_hardirqs_on
890    => _raw_spin_unlock_irqrestore
891    => do_task_stat
892    => proc_tgid_stat
893    => proc_single_show
894    => seq_read
895    => vfs_read
896    => sys_read
897    => system_call_fastpath
898
899
900 This shows that the current tracer is "irqsoff" tracing the time
901 for which interrupts were disabled. It gives the trace version (which
902 never changes) and the version of the kernel upon which this was executed on
903 (3.8). Then it displays the max latency in microseconds (259 us). The number
904 of trace entries displayed and the total number (both are four: #4/4).
905 VP, KP, SP, and HP are always zero and are reserved for later use.
906 #P is the number of online CPUs (#P:4).
907
908 The task is the process that was running when the latency
909 occurred. (ps pid: 6143).
910
911 The start and stop (the functions in which the interrupts were
912 disabled and enabled respectively) that caused the latencies:
913
914   - __lock_task_sighand is where the interrupts were disabled.
915   - _raw_spin_unlock_irqrestore is where they were enabled again.
916
917 The next lines after the header are the trace itself. The header
918 explains which is which.
919
920   cmd: The name of the process in the trace.
921
922   pid: The PID of that process.
923
924   CPU#: The CPU which the process was running on.
925
926   irqs-off: 'd' interrupts are disabled. '.' otherwise.
927         .. caution:: If the architecture does not support a way to
928                 read the irq flags variable, an 'X' will always
929                 be printed here.
930
931   need-resched:
932         - 'N' both TIF_NEED_RESCHED and PREEMPT_NEED_RESCHED is set,
933         - 'n' only TIF_NEED_RESCHED is set,
934         - 'p' only PREEMPT_NEED_RESCHED is set,
935         - '.' otherwise.
936
937   hardirq/softirq:
938         - 'Z' - NMI occurred inside a hardirq
939         - 'z' - NMI is running
940         - 'H' - hard irq occurred inside a softirq.
941         - 'h' - hard irq is running
942         - 's' - soft irq is running
943         - '.' - normal context.
944
945   preempt-depth: The level of preempt_disabled
946
947 The above is mostly meaningful for kernel developers.
948
949   time:
950         When the latency-format option is enabled, the trace file
951         output includes a timestamp relative to the start of the
952         trace. This differs from the output when latency-format
953         is disabled, which includes an absolute timestamp.
954
955   delay:
956         This is just to help catch your eye a bit better. And
957         needs to be fixed to be only relative to the same CPU.
958         The marks are determined by the difference between this
959         current trace and the next trace.
960
961           - '$' - greater than 1 second
962           - '@' - greater than 100 millisecond
963           - '*' - greater than 10 millisecond
964           - '#' - greater than 1000 microsecond
965           - '!' - greater than 100 microsecond
966           - '+' - greater than 10 microsecond
967           - ' ' - less than or equal to 10 microsecond.
968
969   The rest is the same as the 'trace' file.
970
971   Note, the latency tracers will usually end with a back trace
972   to easily find where the latency occurred.
973
974 trace_options
975 -------------
976
977 The trace_options file (or the options directory) is used to control
978 what gets printed in the trace output, or manipulate the tracers.
979 To see what is available, simply cat the file::
980
981   cat trace_options
982         print-parent
983         nosym-offset
984         nosym-addr
985         noverbose
986         noraw
987         nohex
988         nobin
989         noblock
990         trace_printk
991         annotate
992         nouserstacktrace
993         nosym-userobj
994         noprintk-msg-only
995         context-info
996         nolatency-format
997         record-cmd
998         norecord-tgid
999         overwrite
1000         nodisable_on_free
1001         irq-info
1002         markers
1003         noevent-fork
1004         function-trace
1005         nofunction-fork
1006         nodisplay-graph
1007         nostacktrace
1008         nobranch
1009
1010 To disable one of the options, echo in the option prepended with
1011 "no"::
1012
1013   echo noprint-parent > trace_options
1014
1015 To enable an option, leave off the "no"::
1016
1017   echo sym-offset > trace_options
1018
1019 Here are the available options:
1020
1021   print-parent
1022         On function traces, display the calling (parent)
1023         function as well as the function being traced.
1024         ::
1025
1026           print-parent:
1027            bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul <-kstrtoul
1028
1029           noprint-parent:
1030            bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul
1031
1032
1033   sym-offset
1034         Display not only the function name, but also the
1035         offset in the function. For example, instead of
1036         seeing just "ktime_get", you will see
1037         "ktime_get+0xb/0x20".
1038         ::
1039
1040           sym-offset:
1041            bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul+0x6/0xa0
1042
1043   sym-addr
1044         This will also display the function address as well
1045         as the function name.
1046         ::
1047
1048           sym-addr:
1049            bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul <c0339346>
1050
1051   verbose
1052         This deals with the trace file when the
1053         latency-format option is enabled.
1054         ::
1055
1056             bash  4000 1 0 00000000 00010a95 [58127d26] 1720.415ms \
1057             (+0.000ms): simple_strtoul (kstrtoul)
1058
1059   raw
1060         This will display raw numbers. This option is best for
1061         use with user applications that can translate the raw
1062         numbers better than having it done in the kernel.
1063
1064   hex
1065         Similar to raw, but the numbers will be in a hexadecimal format.
1066
1067   bin
1068         This will print out the formats in raw binary.
1069
1070   block
1071         When set, reading trace_pipe will not block when polled.
1072
1073   trace_printk
1074         Can disable trace_printk() from writing into the buffer.
1075
1076   annotate
1077         It is sometimes confusing when the CPU buffers are full
1078         and one CPU buffer had a lot of events recently, thus
1079         a shorter time frame, were another CPU may have only had
1080         a few events, which lets it have older events. When
1081         the trace is reported, it shows the oldest events first,
1082         and it may look like only one CPU ran (the one with the
1083         oldest events). When the annotate option is set, it will
1084         display when a new CPU buffer started::
1085
1086                           <idle>-0     [001] dNs4 21169.031481: wake_up_idle_cpu <-add_timer_on
1087                           <idle>-0     [001] dNs4 21169.031482: _raw_spin_unlock_irqrestore <-add_timer_on
1088                           <idle>-0     [001] .Ns4 21169.031484: sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock_irqrestore
1089                 ##### CPU 2 buffer started ####
1090                           <idle>-0     [002] .N.1 21169.031484: rcu_idle_exit <-cpu_idle
1091                           <idle>-0     [001] .Ns3 21169.031484: _raw_spin_unlock <-clocksource_watchdog
1092                           <idle>-0     [001] .Ns3 21169.031485: sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
1093
1094   userstacktrace
1095         This option changes the trace. It records a
1096         stacktrace of the current user space thread after
1097         each trace event.
1098
1099   sym-userobj
1100         when user stacktrace are enabled, look up which
1101         object the address belongs to, and print a
1102         relative address. This is especially useful when
1103         ASLR is on, otherwise you don't get a chance to
1104         resolve the address to object/file/line after
1105         the app is no longer running
1106
1107         The lookup is performed when you read
1108         trace,trace_pipe. Example::
1109
1110                   a.out-1623  [000] 40874.465068: /root/a.out[+0x480] <-/root/a.out[+0
1111                   x494] <- /root/a.out[+0x4a8] <- /lib/libc-2.7.so[+0x1e1a6]
1112
1113
1114   printk-msg-only
1115         When set, trace_printk()s will only show the format
1116         and not their parameters (if trace_bprintk() or
1117         trace_bputs() was used to save the trace_printk()).
1118
1119   context-info
1120         Show only the event data. Hides the comm, PID,
1121         timestamp, CPU, and other useful data.
1122
1123   latency-format
1124         This option changes the trace output. When it is enabled,
1125         the trace displays additional information about the
1126         latency, as described in "Latency trace format".
1127
1128   record-cmd
1129         When any event or tracer is enabled, a hook is enabled
1130         in the sched_switch trace point to fill comm cache
1131         with mapped pids and comms. But this may cause some
1132         overhead, and if you only care about pids, and not the
1133         name of the task, disabling this option can lower the
1134         impact of tracing. See "saved_cmdlines".
1135
1136   record-tgid
1137         When any event or tracer is enabled, a hook is enabled
1138         in the sched_switch trace point to fill the cache of
1139         mapped Thread Group IDs (TGID) mapping to pids. See
1140         "saved_tgids".
1141
1142   overwrite
1143         This controls what happens when the trace buffer is
1144         full. If "1" (default), the oldest events are
1145         discarded and overwritten. If "0", then the newest
1146         events are discarded.
1147         (see per_cpu/cpu0/stats for overrun and dropped)
1148
1149   disable_on_free
1150         When the free_buffer is closed, tracing will
1151         stop (tracing_on set to 0).
1152
1153   irq-info
1154         Shows the interrupt, preempt count, need resched data.
1155         When disabled, the trace looks like::
1156
1157                 # tracer: function
1158                 #
1159                 # entries-in-buffer/entries-written: 144405/9452052   #P:4
1160                 #
1161                 #           TASK-PID   CPU#      TIMESTAMP  FUNCTION
1162                 #              | |       |          |         |
1163                           <idle>-0     [002]  23636.756054: ttwu_do_activate.constprop.89 <-try_to_wake_up
1164                           <idle>-0     [002]  23636.756054: activate_task <-ttwu_do_activate.constprop.89
1165                           <idle>-0     [002]  23636.756055: enqueue_task <-activate_task
1166
1167
1168   markers
1169         When set, the trace_marker is writable (only by root).
1170         When disabled, the trace_marker will error with EINVAL
1171         on write.
1172
1173   event-fork
1174         When set, tasks with PIDs listed in set_event_pid will have
1175         the PIDs of their children added to set_event_pid when those
1176         tasks fork. Also, when tasks with PIDs in set_event_pid exit,
1177         their PIDs will be removed from the file.
1178
1179   function-trace
1180         The latency tracers will enable function tracing
1181         if this option is enabled (default it is). When
1182         it is disabled, the latency tracers do not trace
1183         functions. This keeps the overhead of the tracer down
1184         when performing latency tests.
1185
1186   function-fork
1187         When set, tasks with PIDs listed in set_ftrace_pid will
1188         have the PIDs of their children added to set_ftrace_pid
1189         when those tasks fork. Also, when tasks with PIDs in
1190         set_ftrace_pid exit, their PIDs will be removed from the
1191         file.
1192
1193   display-graph
1194         When set, the latency tracers (irqsoff, wakeup, etc) will
1195         use function graph tracing instead of function tracing.
1196
1197   stacktrace
1198         When set, a stack trace is recorded after any trace event
1199         is recorded.
1200
1201   branch
1202         Enable branch tracing with the tracer. This enables branch
1203         tracer along with the currently set tracer. Enabling this
1204         with the "nop" tracer is the same as just enabling the
1205         "branch" tracer.
1206
1207 .. tip:: Some tracers have their own options. They only appear in this
1208        file when the tracer is active. They always appear in the
1209        options directory.
1210
1211
1212 Here are the per tracer options:
1213
1214 Options for function tracer:
1215
1216   func_stack_trace
1217         When set, a stack trace is recorded after every
1218         function that is recorded. NOTE! Limit the functions
1219         that are recorded before enabling this, with
1220         "set_ftrace_filter" otherwise the system performance
1221         will be critically degraded. Remember to disable
1222         this option before clearing the function filter.
1223
1224 Options for function_graph tracer:
1225
1226  Since the function_graph tracer has a slightly different output
1227  it has its own options to control what is displayed.
1228
1229   funcgraph-overrun
1230         When set, the "overrun" of the graph stack is
1231         displayed after each function traced. The
1232         overrun, is when the stack depth of the calls
1233         is greater than what is reserved for each task.
1234         Each task has a fixed array of functions to
1235         trace in the call graph. If the depth of the
1236         calls exceeds that, the function is not traced.
1237         The overrun is the number of functions missed
1238         due to exceeding this array.
1239
1240   funcgraph-cpu
1241         When set, the CPU number of the CPU where the trace
1242         occurred is displayed.
1243
1244   funcgraph-overhead
1245         When set, if the function takes longer than
1246         A certain amount, then a delay marker is
1247         displayed. See "delay" above, under the
1248         header description.
1249
1250   funcgraph-proc
1251         Unlike other tracers, the process' command line
1252         is not displayed by default, but instead only
1253         when a task is traced in and out during a context
1254         switch. Enabling this options has the command
1255         of each process displayed at every line.
1256
1257   funcgraph-duration
1258         At the end of each function (the return)
1259         the duration of the amount of time in the
1260         function is displayed in microseconds.
1261
1262   funcgraph-abstime
1263         When set, the timestamp is displayed at each line.
1264
1265   funcgraph-irqs
1266         When disabled, functions that happen inside an
1267         interrupt will not be traced.
1268
1269   funcgraph-tail
1270         When set, the return event will include the function
1271         that it represents. By default this is off, and
1272         only a closing curly bracket "}" is displayed for
1273         the return of a function.
1274
1275   sleep-time
1276         When running function graph tracer, to include
1277         the time a task schedules out in its function.
1278         When enabled, it will account time the task has been
1279         scheduled out as part of the function call.
1280
1281   graph-time
1282         When running function profiler with function graph tracer,
1283         to include the time to call nested functions. When this is
1284         not set, the time reported for the function will only
1285         include the time the function itself executed for, not the
1286         time for functions that it called.
1287
1288 Options for blk tracer:
1289
1290   blk_classic
1291         Shows a more minimalistic output.
1292
1293
1294 irqsoff
1295 -------
1296
1297 When interrupts are disabled, the CPU can not react to any other
1298 external event (besides NMIs and SMIs). This prevents the timer
1299 interrupt from triggering or the mouse interrupt from letting
1300 the kernel know of a new mouse event. The result is a latency
1301 with the reaction time.
1302
1303 The irqsoff tracer tracks the time for which interrupts are
1304 disabled. When a new maximum latency is hit, the tracer saves
1305 the trace leading up to that latency point so that every time a
1306 new maximum is reached, the old saved trace is discarded and the
1307 new trace is saved.
1308
1309 To reset the maximum, echo 0 into tracing_max_latency. Here is
1310 an example::
1311
1312   # echo 0 > options/function-trace
1313   # echo irqsoff > current_tracer
1314   # echo 1 > tracing_on
1315   # echo 0 > tracing_max_latency
1316   # ls -ltr
1317   [...]
1318   # echo 0 > tracing_on
1319   # cat trace
1320   # tracer: irqsoff
1321   #
1322   # irqsoff latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1323   # --------------------------------------------------------------------
1324   # latency: 16 us, #4/4, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1325   #    -----------------
1326   #    | task: swapper/0-0 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
1327   #    -----------------
1328   #  => started at: run_timer_softirq
1329   #  => ended at:   run_timer_softirq
1330   #
1331   #
1332   #                  _------=> CPU#            
1333   #                 / _-----=> irqs-off        
1334   #                | / _----=> need-resched    
1335   #                || / _---=> hardirq/softirq 
1336   #                ||| / _--=> preempt-depth   
1337   #                |||| /     delay             
1338   #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1339   #     \   /      |||||  \    |   /           
1340     <idle>-0       0d.s2    0us+: _raw_spin_lock_irq <-run_timer_softirq
1341     <idle>-0       0dNs3   17us : _raw_spin_unlock_irq <-run_timer_softirq
1342     <idle>-0       0dNs3   17us+: trace_hardirqs_on <-run_timer_softirq
1343     <idle>-0       0dNs3   25us : <stack trace>
1344    => _raw_spin_unlock_irq
1345    => run_timer_softirq
1346    => __do_softirq
1347    => call_softirq
1348    => do_softirq
1349    => irq_exit
1350    => smp_apic_timer_interrupt
1351    => apic_timer_interrupt
1352    => rcu_idle_exit
1353    => cpu_idle
1354    => rest_init
1355    => start_kernel
1356    => x86_64_start_reservations
1357    => x86_64_start_kernel
1358
1359 Here we see that that we had a latency of 16 microseconds (which is
1360 very good). The _raw_spin_lock_irq in run_timer_softirq disabled
1361 interrupts. The difference between the 16 and the displayed
1362 timestamp 25us occurred because the clock was incremented
1363 between the time of recording the max latency and the time of
1364 recording the function that had that latency.
1365
1366 Note the above example had function-trace not set. If we set
1367 function-trace, we get a much larger output::
1368
1369  with echo 1 > options/function-trace
1370
1371   # tracer: irqsoff
1372   #
1373   # irqsoff latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1374   # --------------------------------------------------------------------
1375   # latency: 71 us, #168/168, CPU#3 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1376   #    -----------------
1377   #    | task: bash-2042 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
1378   #    -----------------
1379   #  => started at: ata_scsi_queuecmd
1380   #  => ended at:   ata_scsi_queuecmd
1381   #
1382   #
1383   #                  _------=> CPU#            
1384   #                 / _-----=> irqs-off        
1385   #                | / _----=> need-resched    
1386   #                || / _---=> hardirq/softirq 
1387   #                ||| / _--=> preempt-depth   
1388   #                |||| /     delay             
1389   #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1390   #     \   /      |||||  \    |   /           
1391       bash-2042    3d...    0us : _raw_spin_lock_irqsave <-ata_scsi_queuecmd
1392       bash-2042    3d...    0us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock_irqsave
1393       bash-2042    3d..1    1us : ata_scsi_find_dev <-ata_scsi_queuecmd
1394       bash-2042    3d..1    1us : __ata_scsi_find_dev <-ata_scsi_find_dev
1395       bash-2042    3d..1    2us : ata_find_dev.part.14 <-__ata_scsi_find_dev
1396       bash-2042    3d..1    2us : ata_qc_new_init <-__ata_scsi_queuecmd
1397       bash-2042    3d..1    3us : ata_sg_init <-__ata_scsi_queuecmd
1398       bash-2042    3d..1    4us : ata_scsi_rw_xlat <-__ata_scsi_queuecmd
1399       bash-2042    3d..1    4us : ata_build_rw_tf <-ata_scsi_rw_xlat
1400   [...]
1401       bash-2042    3d..1   67us : delay_tsc <-__delay
1402       bash-2042    3d..1   67us : add_preempt_count <-delay_tsc
1403       bash-2042    3d..2   67us : sub_preempt_count <-delay_tsc
1404       bash-2042    3d..1   67us : add_preempt_count <-delay_tsc
1405       bash-2042    3d..2   68us : sub_preempt_count <-delay_tsc
1406       bash-2042    3d..1   68us+: ata_bmdma_start <-ata_bmdma_qc_issue
1407       bash-2042    3d..1   71us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-ata_scsi_queuecmd
1408       bash-2042    3d..1   71us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-ata_scsi_queuecmd
1409       bash-2042    3d..1   72us+: trace_hardirqs_on <-ata_scsi_queuecmd
1410       bash-2042    3d..1  120us : <stack trace>
1411    => _raw_spin_unlock_irqrestore
1412    => ata_scsi_queuecmd
1413    => scsi_dispatch_cmd
1414    => scsi_request_fn
1415    => __blk_run_queue_uncond
1416    => __blk_run_queue
1417    => blk_queue_bio
1418    => generic_make_request
1419    => submit_bio
1420    => submit_bh
1421    => __ext3_get_inode_loc
1422    => ext3_iget
1423    => ext3_lookup
1424    => lookup_real
1425    => __lookup_hash
1426    => walk_component
1427    => lookup_last
1428    => path_lookupat
1429    => filename_lookup
1430    => user_path_at_empty
1431    => user_path_at
1432    => vfs_fstatat
1433    => vfs_stat
1434    => sys_newstat
1435    => system_call_fastpath
1436
1437
1438 Here we traced a 71 microsecond latency. But we also see all the
1439 functions that were called during that time. Note that by
1440 enabling function tracing, we incur an added overhead. This
1441 overhead may extend the latency times. But nevertheless, this
1442 trace has provided some very helpful debugging information.
1443
1444 If we prefer function graph output instead of function, we can set
1445 display-graph option::
1446
1447  with echo 1 > options/display-graph
1448
1449   # tracer: irqsoff
1450   #
1451   # irqsoff latency trace v1.1.5 on 4.20.0-rc6+
1452   # --------------------------------------------------------------------
1453   # latency: 3751 us, #274/274, CPU#0 | (M:desktop VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1454   #    -----------------
1455   #    | task: bash-1507 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
1456   #    -----------------
1457   #  => started at: free_debug_processing
1458   #  => ended at:   return_to_handler
1459   #
1460   #
1461   #                                       _-----=> irqs-off
1462   #                                      / _----=> need-resched
1463   #                                     | / _---=> hardirq/softirq
1464   #                                     || / _--=> preempt-depth
1465   #                                     ||| /
1466   #   REL TIME      CPU  TASK/PID       ||||     DURATION                  FUNCTION CALLS
1467   #      |          |     |    |        ||||      |   |                     |   |   |   |
1468           0 us |   0)   bash-1507    |  d... |   0.000 us    |  _raw_spin_lock_irqsave();
1469           0 us |   0)   bash-1507    |  d..1 |   0.378 us    |    do_raw_spin_trylock();
1470           1 us |   0)   bash-1507    |  d..2 |               |    set_track() {
1471           2 us |   0)   bash-1507    |  d..2 |               |      save_stack_trace() {
1472           2 us |   0)   bash-1507    |  d..2 |               |        __save_stack_trace() {
1473           3 us |   0)   bash-1507    |  d..2 |               |          __unwind_start() {
1474           3 us |   0)   bash-1507    |  d..2 |               |            get_stack_info() {
1475           3 us |   0)   bash-1507    |  d..2 |   0.351 us    |              in_task_stack();
1476           4 us |   0)   bash-1507    |  d..2 |   1.107 us    |            }
1477   [...]
1478        3750 us |   0)   bash-1507    |  d..1 |   0.516 us    |      do_raw_spin_unlock();
1479        3750 us |   0)   bash-1507    |  d..1 |   0.000 us    |  _raw_spin_unlock_irqrestore();
1480        3764 us |   0)   bash-1507    |  d..1 |   0.000 us    |  tracer_hardirqs_on();
1481       bash-1507    0d..1 3792us : <stack trace>
1482    => free_debug_processing
1483    => __slab_free
1484    => kmem_cache_free
1485    => vm_area_free
1486    => remove_vma
1487    => exit_mmap
1488    => mmput
1489    => flush_old_exec
1490    => load_elf_binary
1491    => search_binary_handler
1492    => __do_execve_file.isra.32
1493    => __x64_sys_execve
1494    => do_syscall_64
1495    => entry_SYSCALL_64_after_hwframe
1496
1497 preemptoff
1498 ----------
1499
1500 When preemption is disabled, we may be able to receive
1501 interrupts but the task cannot be preempted and a higher
1502 priority task must wait for preemption to be enabled again
1503 before it can preempt a lower priority task.
1504
1505 The preemptoff tracer traces the places that disable preemption.
1506 Like the irqsoff tracer, it records the maximum latency for
1507 which preemption was disabled. The control of preemptoff tracer
1508 is much like the irqsoff tracer.
1509 ::
1510
1511   # echo 0 > options/function-trace
1512   # echo preemptoff > current_tracer
1513   # echo 1 > tracing_on
1514   # echo 0 > tracing_max_latency
1515   # ls -ltr
1516   [...]
1517   # echo 0 > tracing_on
1518   # cat trace
1519   # tracer: preemptoff
1520   #
1521   # preemptoff latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1522   # --------------------------------------------------------------------
1523   # latency: 46 us, #4/4, CPU#1 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1524   #    -----------------
1525   #    | task: sshd-1991 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
1526   #    -----------------
1527   #  => started at: do_IRQ
1528   #  => ended at:   do_IRQ
1529   #
1530   #
1531   #                  _------=> CPU#            
1532   #                 / _-----=> irqs-off        
1533   #                | / _----=> need-resched    
1534   #                || / _---=> hardirq/softirq 
1535   #                ||| / _--=> preempt-depth   
1536   #                |||| /     delay             
1537   #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1538   #     \   /      |||||  \    |   /           
1539       sshd-1991    1d.h.    0us+: irq_enter <-do_IRQ
1540       sshd-1991    1d..1   46us : irq_exit <-do_IRQ
1541       sshd-1991    1d..1   47us+: trace_preempt_on <-do_IRQ
1542       sshd-1991    1d..1   52us : <stack trace>
1543    => sub_preempt_count
1544    => irq_exit
1545    => do_IRQ
1546    => ret_from_intr
1547
1548
1549 This has some more changes. Preemption was disabled when an
1550 interrupt came in (notice the 'h'), and was enabled on exit.
1551 But we also see that interrupts have been disabled when entering
1552 the preempt off section and leaving it (the 'd'). We do not know if
1553 interrupts were enabled in the mean time or shortly after this
1554 was over.
1555 ::
1556
1557   # tracer: preemptoff
1558   #
1559   # preemptoff latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1560   # --------------------------------------------------------------------
1561   # latency: 83 us, #241/241, CPU#1 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1562   #    -----------------
1563   #    | task: bash-1994 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
1564   #    -----------------
1565   #  => started at: wake_up_new_task
1566   #  => ended at:   task_rq_unlock
1567   #
1568   #
1569   #                  _------=> CPU#            
1570   #                 / _-----=> irqs-off        
1571   #                | / _----=> need-resched    
1572   #                || / _---=> hardirq/softirq 
1573   #                ||| / _--=> preempt-depth   
1574   #                |||| /     delay             
1575   #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1576   #     \   /      |||||  \    |   /           
1577       bash-1994    1d..1    0us : _raw_spin_lock_irqsave <-wake_up_new_task
1578       bash-1994    1d..1    0us : select_task_rq_fair <-select_task_rq
1579       bash-1994    1d..1    1us : __rcu_read_lock <-select_task_rq_fair
1580       bash-1994    1d..1    1us : source_load <-select_task_rq_fair
1581       bash-1994    1d..1    1us : source_load <-select_task_rq_fair
1582   [...]
1583       bash-1994    1d..1   12us : irq_enter <-smp_apic_timer_interrupt
1584       bash-1994    1d..1   12us : rcu_irq_enter <-irq_enter
1585       bash-1994    1d..1   13us : add_preempt_count <-irq_enter
1586       bash-1994    1d.h1   13us : exit_idle <-smp_apic_timer_interrupt
1587       bash-1994    1d.h1   13us : hrtimer_interrupt <-smp_apic_timer_interrupt
1588       bash-1994    1d.h1   13us : _raw_spin_lock <-hrtimer_interrupt
1589       bash-1994    1d.h1   14us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock
1590       bash-1994    1d.h2   14us : ktime_get_update_offsets <-hrtimer_interrupt
1591   [...]
1592       bash-1994    1d.h1   35us : lapic_next_event <-clockevents_program_event
1593       bash-1994    1d.h1   35us : irq_exit <-smp_apic_timer_interrupt
1594       bash-1994    1d.h1   36us : sub_preempt_count <-irq_exit
1595       bash-1994    1d..2   36us : do_softirq <-irq_exit
1596       bash-1994    1d..2   36us : __do_softirq <-call_softirq
1597       bash-1994    1d..2   36us : __local_bh_disable <-__do_softirq
1598       bash-1994    1d.s2   37us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock_irq
1599       bash-1994    1d.s3   38us : _raw_spin_unlock <-run_timer_softirq
1600       bash-1994    1d.s3   39us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
1601       bash-1994    1d.s2   39us : call_timer_fn <-run_timer_softirq
1602   [...]
1603       bash-1994    1dNs2   81us : cpu_needs_another_gp <-rcu_process_callbacks
1604       bash-1994    1dNs2   82us : __local_bh_enable <-__do_softirq
1605       bash-1994    1dNs2   82us : sub_preempt_count <-__local_bh_enable
1606       bash-1994    1dN.2   82us : idle_cpu <-irq_exit
1607       bash-1994    1dN.2   83us : rcu_irq_exit <-irq_exit
1608       bash-1994    1dN.2   83us : sub_preempt_count <-irq_exit
1609       bash-1994    1.N.1   84us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-task_rq_unlock
1610       bash-1994    1.N.1   84us+: trace_preempt_on <-task_rq_unlock
1611       bash-1994    1.N.1  104us : <stack trace>
1612    => sub_preempt_count
1613    => _raw_spin_unlock_irqrestore
1614    => task_rq_unlock
1615    => wake_up_new_task
1616    => do_fork
1617    => sys_clone
1618    => stub_clone
1619
1620
1621 The above is an example of the preemptoff trace with
1622 function-trace set. Here we see that interrupts were not disabled
1623 the entire time. The irq_enter code lets us know that we entered
1624 an interrupt 'h'. Before that, the functions being traced still
1625 show that it is not in an interrupt, but we can see from the
1626 functions themselves that this is not the case.
1627
1628 preemptirqsoff
1629 --------------
1630
1631 Knowing the locations that have interrupts disabled or
1632 preemption disabled for the longest times is helpful. But
1633 sometimes we would like to know when either preemption and/or
1634 interrupts are disabled.
1635
1636 Consider the following code::
1637
1638     local_irq_disable();
1639     call_function_with_irqs_off();
1640     preempt_disable();
1641     call_function_with_irqs_and_preemption_off();
1642     local_irq_enable();
1643     call_function_with_preemption_off();
1644     preempt_enable();
1645
1646 The irqsoff tracer will record the total length of
1647 call_function_with_irqs_off() and
1648 call_function_with_irqs_and_preemption_off().
1649
1650 The preemptoff tracer will record the total length of
1651 call_function_with_irqs_and_preemption_off() and
1652 call_function_with_preemption_off().
1653
1654 But neither will trace the time that interrupts and/or
1655 preemption is disabled. This total time is the time that we can
1656 not schedule. To record this time, use the preemptirqsoff
1657 tracer.
1658
1659 Again, using this trace is much like the irqsoff and preemptoff
1660 tracers.
1661 ::
1662
1663   # echo 0 > options/function-trace
1664   # echo preemptirqsoff > current_tracer
1665   # echo 1 > tracing_on
1666   # echo 0 > tracing_max_latency
1667   # ls -ltr
1668   [...]
1669   # echo 0 > tracing_on
1670   # cat trace
1671   # tracer: preemptirqsoff
1672   #
1673   # preemptirqsoff latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1674   # --------------------------------------------------------------------
1675   # latency: 100 us, #4/4, CPU#3 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1676   #    -----------------
1677   #    | task: ls-2230 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
1678   #    -----------------
1679   #  => started at: ata_scsi_queuecmd
1680   #  => ended at:   ata_scsi_queuecmd
1681   #
1682   #
1683   #                  _------=> CPU#            
1684   #                 / _-----=> irqs-off        
1685   #                | / _----=> need-resched    
1686   #                || / _---=> hardirq/softirq 
1687   #                ||| / _--=> preempt-depth   
1688   #                |||| /     delay             
1689   #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1690   #     \   /      |||||  \    |   /           
1691         ls-2230    3d...    0us+: _raw_spin_lock_irqsave <-ata_scsi_queuecmd
1692         ls-2230    3...1  100us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-ata_scsi_queuecmd
1693         ls-2230    3...1  101us+: trace_preempt_on <-ata_scsi_queuecmd
1694         ls-2230    3...1  111us : <stack trace>
1695    => sub_preempt_count
1696    => _raw_spin_unlock_irqrestore
1697    => ata_scsi_queuecmd
1698    => scsi_dispatch_cmd
1699    => scsi_request_fn
1700    => __blk_run_queue_uncond
1701    => __blk_run_queue
1702    => blk_queue_bio
1703    => generic_make_request
1704    => submit_bio
1705    => submit_bh
1706    => ext3_bread
1707    => ext3_dir_bread
1708    => htree_dirblock_to_tree
1709    => ext3_htree_fill_tree
1710    => ext3_readdir
1711    => vfs_readdir
1712    => sys_getdents
1713    => system_call_fastpath
1714
1715
1716 The trace_hardirqs_off_thunk is called from assembly on x86 when
1717 interrupts are disabled in the assembly code. Without the
1718 function tracing, we do not know if interrupts were enabled
1719 within the preemption points. We do see that it started with
1720 preemption enabled.
1721
1722 Here is a trace with function-trace set::
1723
1724   # tracer: preemptirqsoff
1725   #
1726   # preemptirqsoff latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1727   # --------------------------------------------------------------------
1728   # latency: 161 us, #339/339, CPU#3 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1729   #    -----------------
1730   #    | task: ls-2269 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
1731   #    -----------------
1732   #  => started at: schedule
1733   #  => ended at:   mutex_unlock
1734   #
1735   #
1736   #                  _------=> CPU#            
1737   #                 / _-----=> irqs-off        
1738   #                | / _----=> need-resched    
1739   #                || / _---=> hardirq/softirq 
1740   #                ||| / _--=> preempt-depth   
1741   #                |||| /     delay             
1742   #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1743   #     \   /      |||||  \    |   /           
1744   kworker/-59      3...1    0us : __schedule <-schedule
1745   kworker/-59      3d..1    0us : rcu_preempt_qs <-rcu_note_context_switch
1746   kworker/-59      3d..1    1us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock_irq
1747   kworker/-59      3d..2    1us : deactivate_task <-__schedule
1748   kworker/-59      3d..2    1us : dequeue_task <-deactivate_task
1749   kworker/-59      3d..2    2us : update_rq_clock <-dequeue_task
1750   kworker/-59      3d..2    2us : dequeue_task_fair <-dequeue_task
1751   kworker/-59      3d..2    2us : update_curr <-dequeue_task_fair
1752   kworker/-59      3d..2    2us : update_min_vruntime <-update_curr
1753   kworker/-59      3d..2    3us : cpuacct_charge <-update_curr
1754   kworker/-59      3d..2    3us : __rcu_read_lock <-cpuacct_charge
1755   kworker/-59      3d..2    3us : __rcu_read_unlock <-cpuacct_charge
1756   kworker/-59      3d..2    3us : update_cfs_rq_blocked_load <-dequeue_task_fair
1757   kworker/-59      3d..2    4us : clear_buddies <-dequeue_task_fair
1758   kworker/-59      3d..2    4us : account_entity_dequeue <-dequeue_task_fair
1759   kworker/-59      3d..2    4us : update_min_vruntime <-dequeue_task_fair
1760   kworker/-59      3d..2    4us : update_cfs_shares <-dequeue_task_fair
1761   kworker/-59      3d..2    5us : hrtick_update <-dequeue_task_fair
1762   kworker/-59      3d..2    5us : wq_worker_sleeping <-__schedule
1763   kworker/-59      3d..2    5us : kthread_data <-wq_worker_sleeping
1764   kworker/-59      3d..2    5us : put_prev_task_fair <-__schedule
1765   kworker/-59      3d..2    6us : pick_next_task_fair <-pick_next_task
1766   kworker/-59      3d..2    6us : clear_buddies <-pick_next_task_fair
1767   kworker/-59      3d..2    6us : set_next_entity <-pick_next_task_fair
1768   kworker/-59      3d..2    6us : update_stats_wait_end <-set_next_entity
1769         ls-2269    3d..2    7us : finish_task_switch <-__schedule
1770         ls-2269    3d..2    7us : _raw_spin_unlock_irq <-finish_task_switch
1771         ls-2269    3d..2    8us : do_IRQ <-ret_from_intr
1772         ls-2269    3d..2    8us : irq_enter <-do_IRQ
1773         ls-2269    3d..2    8us : rcu_irq_enter <-irq_enter
1774         ls-2269    3d..2    9us : add_preempt_count <-irq_enter
1775         ls-2269    3d.h2    9us : exit_idle <-do_IRQ
1776   [...]
1777         ls-2269    3d.h3   20us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
1778         ls-2269    3d.h2   20us : irq_exit <-do_IRQ
1779         ls-2269    3d.h2   21us : sub_preempt_count <-irq_exit
1780         ls-2269    3d..3   21us : do_softirq <-irq_exit
1781         ls-2269    3d..3   21us : __do_softirq <-call_softirq
1782         ls-2269    3d..3   21us+: __local_bh_disable <-__do_softirq
1783         ls-2269    3d.s4   29us : sub_preempt_count <-_local_bh_enable_ip
1784         ls-2269    3d.s5   29us : sub_preempt_count <-_local_bh_enable_ip
1785         ls-2269    3d.s5   31us : do_IRQ <-ret_from_intr
1786         ls-2269    3d.s5   31us : irq_enter <-do_IRQ
1787         ls-2269    3d.s5   31us : rcu_irq_enter <-irq_enter
1788   [...]
1789         ls-2269    3d.s5   31us : rcu_irq_enter <-irq_enter
1790         ls-2269    3d.s5   32us : add_preempt_count <-irq_enter
1791         ls-2269    3d.H5   32us : exit_idle <-do_IRQ
1792         ls-2269    3d.H5   32us : handle_irq <-do_IRQ
1793         ls-2269    3d.H5   32us : irq_to_desc <-handle_irq
1794         ls-2269    3d.H5   33us : handle_fasteoi_irq <-handle_irq
1795   [...]
1796         ls-2269    3d.s5  158us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-rtl8139_poll
1797         ls-2269    3d.s3  158us : net_rps_action_and_irq_enable.isra.65 <-net_rx_action
1798         ls-2269    3d.s3  159us : __local_bh_enable <-__do_softirq
1799         ls-2269    3d.s3  159us : sub_preempt_count <-__local_bh_enable
1800         ls-2269    3d..3  159us : idle_cpu <-irq_exit
1801         ls-2269    3d..3  159us : rcu_irq_exit <-irq_exit
1802         ls-2269    3d..3  160us : sub_preempt_count <-irq_exit
1803         ls-2269    3d...  161us : __mutex_unlock_slowpath <-mutex_unlock
1804         ls-2269    3d...  162us+: trace_hardirqs_on <-mutex_unlock
1805         ls-2269    3d...  186us : <stack trace>
1806    => __mutex_unlock_slowpath
1807    => mutex_unlock
1808    => process_output
1809    => n_tty_write
1810    => tty_write
1811    => vfs_write
1812    => sys_write
1813    => system_call_fastpath
1814
1815 This is an interesting trace. It started with kworker running and
1816 scheduling out and ls taking over. But as soon as ls released the
1817 rq lock and enabled interrupts (but not preemption) an interrupt
1818 triggered. When the interrupt finished, it started running softirqs.
1819 But while the softirq was running, another interrupt triggered.
1820 When an interrupt is running inside a softirq, the annotation is 'H'.
1821
1822
1823 wakeup
1824 ------
1825
1826 One common case that people are interested in tracing is the
1827 time it takes for a task that is woken to actually wake up.
1828 Now for non Real-Time tasks, this can be arbitrary. But tracing
1829 it none the less can be interesting. 
1830
1831 Without function tracing::
1832
1833   # echo 0 > options/function-trace
1834   # echo wakeup > current_tracer
1835   # echo 1 > tracing_on
1836   # echo 0 > tracing_max_latency
1837   # chrt -f 5 sleep 1
1838   # echo 0 > tracing_on
1839   # cat trace
1840   # tracer: wakeup
1841   #
1842   # wakeup latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1843   # --------------------------------------------------------------------
1844   # latency: 15 us, #4/4, CPU#3 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1845   #    -----------------
1846   #    | task: kworker/3:1H-312 (uid:0 nice:-20 policy:0 rt_prio:0)
1847   #    -----------------
1848   #
1849   #                  _------=> CPU#            
1850   #                 / _-----=> irqs-off        
1851   #                | / _----=> need-resched    
1852   #                || / _---=> hardirq/softirq 
1853   #                ||| / _--=> preempt-depth   
1854   #                |||| /     delay             
1855   #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1856   #     \   /      |||||  \    |   /           
1857     <idle>-0       3dNs7    0us :      0:120:R   + [003]   312:100:R kworker/3:1H
1858     <idle>-0       3dNs7    1us+: ttwu_do_activate.constprop.87 <-try_to_wake_up
1859     <idle>-0       3d..3   15us : __schedule <-schedule
1860     <idle>-0       3d..3   15us :      0:120:R ==> [003]   312:100:R kworker/3:1H
1861
1862 The tracer only traces the highest priority task in the system
1863 to avoid tracing the normal circumstances. Here we see that
1864 the kworker with a nice priority of -20 (not very nice), took
1865 just 15 microseconds from the time it woke up, to the time it
1866 ran.
1867
1868 Non Real-Time tasks are not that interesting. A more interesting
1869 trace is to concentrate only on Real-Time tasks.
1870
1871 wakeup_rt
1872 ---------
1873
1874 In a Real-Time environment it is very important to know the
1875 wakeup time it takes for the highest priority task that is woken
1876 up to the time that it executes. This is also known as "schedule
1877 latency". I stress the point that this is about RT tasks. It is
1878 also important to know the scheduling latency of non-RT tasks,
1879 but the average schedule latency is better for non-RT tasks.
1880 Tools like LatencyTop are more appropriate for such
1881 measurements.
1882
1883 Real-Time environments are interested in the worst case latency.
1884 That is the longest latency it takes for something to happen,
1885 and not the average. We can have a very fast scheduler that may
1886 only have a large latency once in a while, but that would not
1887 work well with Real-Time tasks.  The wakeup_rt tracer was designed
1888 to record the worst case wakeups of RT tasks. Non-RT tasks are
1889 not recorded because the tracer only records one worst case and
1890 tracing non-RT tasks that are unpredictable will overwrite the
1891 worst case latency of RT tasks (just run the normal wakeup
1892 tracer for a while to see that effect).
1893
1894 Since this tracer only deals with RT tasks, we will run this
1895 slightly differently than we did with the previous tracers.
1896 Instead of performing an 'ls', we will run 'sleep 1' under
1897 'chrt' which changes the priority of the task.
1898 ::
1899
1900   # echo 0 > options/function-trace
1901   # echo wakeup_rt > current_tracer
1902   # echo 1 > tracing_on
1903   # echo 0 > tracing_max_latency
1904   # chrt -f 5 sleep 1
1905   # echo 0 > tracing_on
1906   # cat trace
1907   # tracer: wakeup
1908   #
1909   # tracer: wakeup_rt
1910   #
1911   # wakeup_rt latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1912   # --------------------------------------------------------------------
1913   # latency: 5 us, #4/4, CPU#3 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1914   #    -----------------
1915   #    | task: sleep-2389 (uid:0 nice:0 policy:1 rt_prio:5)
1916   #    -----------------
1917   #
1918   #                  _------=> CPU#            
1919   #                 / _-----=> irqs-off        
1920   #                | / _----=> need-resched    
1921   #                || / _---=> hardirq/softirq 
1922   #                ||| / _--=> preempt-depth   
1923   #                |||| /     delay             
1924   #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1925   #     \   /      |||||  \    |   /           
1926     <idle>-0       3d.h4    0us :      0:120:R   + [003]  2389: 94:R sleep
1927     <idle>-0       3d.h4    1us+: ttwu_do_activate.constprop.87 <-try_to_wake_up
1928     <idle>-0       3d..3    5us : __schedule <-schedule
1929     <idle>-0       3d..3    5us :      0:120:R ==> [003]  2389: 94:R sleep
1930
1931
1932 Running this on an idle system, we see that it only took 5 microseconds
1933 to perform the task switch.  Note, since the trace point in the schedule
1934 is before the actual "switch", we stop the tracing when the recorded task
1935 is about to schedule in. This may change if we add a new marker at the
1936 end of the scheduler.
1937
1938 Notice that the recorded task is 'sleep' with the PID of 2389
1939 and it has an rt_prio of 5. This priority is user-space priority
1940 and not the internal kernel priority. The policy is 1 for
1941 SCHED_FIFO and 2 for SCHED_RR.
1942
1943 Note, that the trace data shows the internal priority (99 - rtprio).
1944 ::
1945
1946   <idle>-0       3d..3    5us :      0:120:R ==> [003]  2389: 94:R sleep
1947
1948 The 0:120:R means idle was running with a nice priority of 0 (120 - 120)
1949 and in the running state 'R'. The sleep task was scheduled in with
1950 2389: 94:R. That is the priority is the kernel rtprio (99 - 5 = 94)
1951 and it too is in the running state.
1952
1953 Doing the same with chrt -r 5 and function-trace set.
1954 ::
1955
1956   echo 1 > options/function-trace
1957
1958   # tracer: wakeup_rt
1959   #
1960   # wakeup_rt latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
1961   # --------------------------------------------------------------------
1962   # latency: 29 us, #85/85, CPU#3 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
1963   #    -----------------
1964   #    | task: sleep-2448 (uid:0 nice:0 policy:1 rt_prio:5)
1965   #    -----------------
1966   #
1967   #                  _------=> CPU#            
1968   #                 / _-----=> irqs-off        
1969   #                | / _----=> need-resched    
1970   #                || / _---=> hardirq/softirq 
1971   #                ||| / _--=> preempt-depth   
1972   #                |||| /     delay             
1973   #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
1974   #     \   /      |||||  \    |   /           
1975     <idle>-0       3d.h4    1us+:      0:120:R   + [003]  2448: 94:R sleep
1976     <idle>-0       3d.h4    2us : ttwu_do_activate.constprop.87 <-try_to_wake_up
1977     <idle>-0       3d.h3    3us : check_preempt_curr <-ttwu_do_wakeup
1978     <idle>-0       3d.h3    3us : resched_curr <-check_preempt_curr
1979     <idle>-0       3dNh3    4us : task_woken_rt <-ttwu_do_wakeup
1980     <idle>-0       3dNh3    4us : _raw_spin_unlock <-try_to_wake_up
1981     <idle>-0       3dNh3    4us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
1982     <idle>-0       3dNh2    5us : ttwu_stat <-try_to_wake_up
1983     <idle>-0       3dNh2    5us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-try_to_wake_up
1984     <idle>-0       3dNh2    6us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock_irqrestore
1985     <idle>-0       3dNh1    6us : _raw_spin_lock <-__run_hrtimer
1986     <idle>-0       3dNh1    6us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock
1987     <idle>-0       3dNh2    7us : _raw_spin_unlock <-hrtimer_interrupt
1988     <idle>-0       3dNh2    7us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
1989     <idle>-0       3dNh1    7us : tick_program_event <-hrtimer_interrupt
1990     <idle>-0       3dNh1    7us : clockevents_program_event <-tick_program_event
1991     <idle>-0       3dNh1    8us : ktime_get <-clockevents_program_event
1992     <idle>-0       3dNh1    8us : lapic_next_event <-clockevents_program_event
1993     <idle>-0       3dNh1    8us : irq_exit <-smp_apic_timer_interrupt
1994     <idle>-0       3dNh1    9us : sub_preempt_count <-irq_exit
1995     <idle>-0       3dN.2    9us : idle_cpu <-irq_exit
1996     <idle>-0       3dN.2    9us : rcu_irq_exit <-irq_exit
1997     <idle>-0       3dN.2   10us : rcu_eqs_enter_common.isra.45 <-rcu_irq_exit
1998     <idle>-0       3dN.2   10us : sub_preempt_count <-irq_exit
1999     <idle>-0       3.N.1   11us : rcu_idle_exit <-cpu_idle
2000     <idle>-0       3dN.1   11us : rcu_eqs_exit_common.isra.43 <-rcu_idle_exit
2001     <idle>-0       3.N.1   11us : tick_nohz_idle_exit <-cpu_idle
2002     <idle>-0       3dN.1   12us : menu_hrtimer_cancel <-tick_nohz_idle_exit
2003     <idle>-0       3dN.1   12us : ktime_get <-tick_nohz_idle_exit
2004     <idle>-0       3dN.1   12us : tick_do_update_jiffies64 <-tick_nohz_idle_exit
2005     <idle>-0       3dN.1   13us : cpu_load_update_nohz <-tick_nohz_idle_exit
2006     <idle>-0       3dN.1   13us : _raw_spin_lock <-cpu_load_update_nohz
2007     <idle>-0       3dN.1   13us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock
2008     <idle>-0       3dN.2   13us : __cpu_load_update <-cpu_load_update_nohz
2009     <idle>-0       3dN.2   14us : sched_avg_update <-__cpu_load_update
2010     <idle>-0       3dN.2   14us : _raw_spin_unlock <-cpu_load_update_nohz
2011     <idle>-0       3dN.2   14us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
2012     <idle>-0       3dN.1   15us : calc_load_nohz_stop <-tick_nohz_idle_exit
2013     <idle>-0       3dN.1   15us : touch_softlockup_watchdog <-tick_nohz_idle_exit
2014     <idle>-0       3dN.1   15us : hrtimer_cancel <-tick_nohz_idle_exit
2015     <idle>-0       3dN.1   15us : hrtimer_try_to_cancel <-hrtimer_cancel
2016     <idle>-0       3dN.1   16us : lock_hrtimer_base.isra.18 <-hrtimer_try_to_cancel
2017     <idle>-0       3dN.1   16us : _raw_spin_lock_irqsave <-lock_hrtimer_base.isra.18
2018     <idle>-0       3dN.1   16us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock_irqsave
2019     <idle>-0       3dN.2   17us : __remove_hrtimer <-remove_hrtimer.part.16
2020     <idle>-0       3dN.2   17us : hrtimer_force_reprogram <-__remove_hrtimer
2021     <idle>-0       3dN.2   17us : tick_program_event <-hrtimer_force_reprogram
2022     <idle>-0       3dN.2   18us : clockevents_program_event <-tick_program_event
2023     <idle>-0       3dN.2   18us : ktime_get <-clockevents_program_event
2024     <idle>-0       3dN.2   18us : lapic_next_event <-clockevents_program_event
2025     <idle>-0       3dN.2   19us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-hrtimer_try_to_cancel
2026     <idle>-0       3dN.2   19us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock_irqrestore
2027     <idle>-0       3dN.1   19us : hrtimer_forward <-tick_nohz_idle_exit
2028     <idle>-0       3dN.1   20us : ktime_add_safe <-hrtimer_forward
2029     <idle>-0       3dN.1   20us : ktime_add_safe <-hrtimer_forward
2030     <idle>-0       3dN.1   20us : hrtimer_start_range_ns <-hrtimer_start_expires.constprop.11
2031     <idle>-0       3dN.1   20us : __hrtimer_start_range_ns <-hrtimer_start_range_ns
2032     <idle>-0       3dN.1   21us : lock_hrtimer_base.isra.18 <-__hrtimer_start_range_ns
2033     <idle>-0       3dN.1   21us : _raw_spin_lock_irqsave <-lock_hrtimer_base.isra.18
2034     <idle>-0       3dN.1   21us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock_irqsave
2035     <idle>-0       3dN.2   22us : ktime_add_safe <-__hrtimer_start_range_ns
2036     <idle>-0       3dN.2   22us : enqueue_hrtimer <-__hrtimer_start_range_ns
2037     <idle>-0       3dN.2   22us : tick_program_event <-__hrtimer_start_range_ns
2038     <idle>-0       3dN.2   23us : clockevents_program_event <-tick_program_event
2039     <idle>-0       3dN.2   23us : ktime_get <-clockevents_program_event
2040     <idle>-0       3dN.2   23us : lapic_next_event <-clockevents_program_event
2041     <idle>-0       3dN.2   24us : _raw_spin_unlock_irqrestore <-__hrtimer_start_range_ns
2042     <idle>-0       3dN.2   24us : sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock_irqrestore
2043     <idle>-0       3dN.1   24us : account_idle_ticks <-tick_nohz_idle_exit
2044     <idle>-0       3dN.1   24us : account_idle_time <-account_idle_ticks
2045     <idle>-0       3.N.1   25us : sub_preempt_count <-cpu_idle
2046     <idle>-0       3.N..   25us : schedule <-cpu_idle
2047     <idle>-0       3.N..   25us : __schedule <-preempt_schedule
2048     <idle>-0       3.N..   26us : add_preempt_count <-__schedule
2049     <idle>-0       3.N.1   26us : rcu_note_context_switch <-__schedule
2050     <idle>-0       3.N.1   26us : rcu_sched_qs <-rcu_note_context_switch
2051     <idle>-0       3dN.1   27us : rcu_preempt_qs <-rcu_note_context_switch
2052     <idle>-0       3.N.1   27us : _raw_spin_lock_irq <-__schedule
2053     <idle>-0       3dN.1   27us : add_preempt_count <-_raw_spin_lock_irq
2054     <idle>-0       3dN.2   28us : put_prev_task_idle <-__schedule
2055     <idle>-0       3dN.2   28us : pick_next_task_stop <-pick_next_task
2056     <idle>-0       3dN.2   28us : pick_next_task_rt <-pick_next_task
2057     <idle>-0       3dN.2   29us : dequeue_pushable_task <-pick_next_task_rt
2058     <idle>-0       3d..3   29us : __schedule <-preempt_schedule
2059     <idle>-0       3d..3   30us :      0:120:R ==> [003]  2448: 94:R sleep
2060
2061 This isn't that big of a trace, even with function tracing enabled,
2062 so I included the entire trace.
2063
2064 The interrupt went off while when the system was idle. Somewhere
2065 before task_woken_rt() was called, the NEED_RESCHED flag was set,
2066 this is indicated by the first occurrence of the 'N' flag.
2067
2068 Latency tracing and events
2069 --------------------------
2070 As function tracing can induce a much larger latency, but without
2071 seeing what happens within the latency it is hard to know what
2072 caused it. There is a middle ground, and that is with enabling
2073 events.
2074 ::
2075
2076   # echo 0 > options/function-trace
2077   # echo wakeup_rt > current_tracer
2078   # echo 1 > events/enable
2079   # echo 1 > tracing_on
2080   # echo 0 > tracing_max_latency
2081   # chrt -f 5 sleep 1
2082   # echo 0 > tracing_on
2083   # cat trace
2084   # tracer: wakeup_rt
2085   #
2086   # wakeup_rt latency trace v1.1.5 on 3.8.0-test+
2087   # --------------------------------------------------------------------
2088   # latency: 6 us, #12/12, CPU#2 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:4)
2089   #    -----------------
2090   #    | task: sleep-5882 (uid:0 nice:0 policy:1 rt_prio:5)
2091   #    -----------------
2092   #
2093   #                  _------=> CPU#            
2094   #                 / _-----=> irqs-off        
2095   #                | / _----=> need-resched    
2096   #                || / _---=> hardirq/softirq 
2097   #                ||| / _--=> preempt-depth   
2098   #                |||| /     delay             
2099   #  cmd     pid   ||||| time  |   caller      
2100   #     \   /      |||||  \    |   /           
2101     <idle>-0       2d.h4    0us :      0:120:R   + [002]  5882: 94:R sleep
2102     <idle>-0       2d.h4    0us : ttwu_do_activate.constprop.87 <-try_to_wake_up
2103     <idle>-0       2d.h4    1us : sched_wakeup: comm=sleep pid=5882 prio=94 success=1 target_cpu=002
2104     <idle>-0       2dNh2    1us : hrtimer_expire_exit: hrtimer=ffff88007796feb8
2105     <idle>-0       2.N.2    2us : power_end: cpu_id=2
2106     <idle>-0       2.N.2    3us : cpu_idle: state=4294967295 cpu_id=2
2107     <idle>-0       2dN.3    4us : hrtimer_cancel: hrtimer=ffff88007d50d5e0
2108     <idle>-0       2dN.3    4us : hrtimer_start: hrtimer=ffff88007d50d5e0 function=tick_sched_timer expires=34311211000000 softexpires=34311211000000
2109     <idle>-0       2.N.2    5us : rcu_utilization: Start context switch
2110     <idle>-0       2.N.2    5us : rcu_utilization: End context switch
2111     <idle>-0       2d..3    6us : __schedule <-schedule
2112     <idle>-0       2d..3    6us :      0:120:R ==> [002]  5882: 94:R sleep
2113
2114
2115 Hardware Latency Detector
2116 -------------------------
2117
2118 The hardware latency detector is executed by enabling the "hwlat" tracer.
2119
2120 NOTE, this tracer will affect the performance of the system as it will
2121 periodically make a CPU constantly busy with interrupts disabled.
2122 ::
2123
2124   # echo hwlat > current_tracer
2125   # sleep 100
2126   # cat trace
2127   # tracer: hwlat
2128   #
2129   #                              _-----=> irqs-off
2130   #                             / _----=> need-resched
2131   #                            | / _---=> hardirq/softirq
2132   #                            || / _--=> preempt-depth
2133   #                            ||| /     delay
2134   #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
2135   #              | |       |   ||||       |         |
2136              <...>-3638  [001] d... 19452.055471: #1     inner/outer(us):   12/14    ts:1499801089.066141940
2137              <...>-3638  [003] d... 19454.071354: #2     inner/outer(us):   11/9     ts:1499801091.082164365
2138              <...>-3638  [002] dn.. 19461.126852: #3     inner/outer(us):   12/9     ts:1499801098.138150062
2139              <...>-3638  [001] d... 19488.340960: #4     inner/outer(us):    8/12    ts:1499801125.354139633
2140              <...>-3638  [003] d... 19494.388553: #5     inner/outer(us):    8/12    ts:1499801131.402150961
2141              <...>-3638  [003] d... 19501.283419: #6     inner/outer(us):    0/12    ts:1499801138.297435289 nmi-total:4 nmi-count:1
2142
2143
2144 The above output is somewhat the same in the header. All events will have
2145 interrupts disabled 'd'. Under the FUNCTION title there is:
2146
2147  #1
2148         This is the count of events recorded that were greater than the
2149         tracing_threshold (See below).
2150
2151  inner/outer(us):   12/14
2152
2153       This shows two numbers as "inner latency" and "outer latency". The test
2154       runs in a loop checking a timestamp twice. The latency detected within
2155       the two timestamps is the "inner latency" and the latency detected
2156       after the previous timestamp and the next timestamp in the loop is
2157       the "outer latency".
2158
2159  ts:1499801089.066141940
2160
2161       The absolute timestamp that the event happened.
2162
2163  nmi-total:4 nmi-count:1
2164
2165       On architectures that support it, if an NMI comes in during the
2166       test, the time spent in NMI is reported in "nmi-total" (in
2167       microseconds).
2168
2169       All architectures that have NMIs will show the "nmi-count" if an
2170       NMI comes in during the test.
2171
2172 hwlat files:
2173
2174   tracing_threshold
2175         This gets automatically set to "10" to represent 10
2176         microseconds. This is the threshold of latency that
2177         needs to be detected before the trace will be recorded.
2178
2179         Note, when hwlat tracer is finished (another tracer is
2180         written into "current_tracer"), the original value for
2181         tracing_threshold is placed back into this file.
2182
2183   hwlat_detector/width
2184         The length of time the test runs with interrupts disabled.
2185
2186   hwlat_detector/window
2187         The length of time of the window which the test
2188         runs. That is, the test will run for "width"
2189         microseconds per "window" microseconds
2190
2191   tracing_cpumask
2192         When the test is started. A kernel thread is created that
2193         runs the test. This thread will alternate between CPUs
2194         listed in the tracing_cpumask between each period
2195         (one "window"). To limit the test to specific CPUs
2196         set the mask in this file to only the CPUs that the test
2197         should run on.
2198
2199 function
2200 --------
2201
2202 This tracer is the function tracer. Enabling the function tracer
2203 can be done from the debug file system. Make sure the
2204 ftrace_enabled is set; otherwise this tracer is a nop.
2205 See the "ftrace_enabled" section below.
2206 ::
2207
2208   # sysctl kernel.ftrace_enabled=1
2209   # echo function > current_tracer
2210   # echo 1 > tracing_on
2211   # usleep 1
2212   # echo 0 > tracing_on
2213   # cat trace
2214   # tracer: function
2215   #
2216   # entries-in-buffer/entries-written: 24799/24799   #P:4
2217   #
2218   #                              _-----=> irqs-off
2219   #                             / _----=> need-resched
2220   #                            | / _---=> hardirq/softirq
2221   #                            || / _--=> preempt-depth
2222   #                            ||| /     delay
2223   #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
2224   #              | |       |   ||||       |         |
2225               bash-1994  [002] ....  3082.063030: mutex_unlock <-rb_simple_write
2226               bash-1994  [002] ....  3082.063031: __mutex_unlock_slowpath <-mutex_unlock
2227               bash-1994  [002] ....  3082.063031: __fsnotify_parent <-fsnotify_modify
2228               bash-1994  [002] ....  3082.063032: fsnotify <-fsnotify_modify
2229               bash-1994  [002] ....  3082.063032: __srcu_read_lock <-fsnotify
2230               bash-1994  [002] ....  3082.063032: add_preempt_count <-__srcu_read_lock
2231               bash-1994  [002] ...1  3082.063032: sub_preempt_count <-__srcu_read_lock
2232               bash-1994  [002] ....  3082.063033: __srcu_read_unlock <-fsnotify
2233   [...]
2234
2235
2236 Note: function tracer uses ring buffers to store the above
2237 entries. The newest data may overwrite the oldest data.
2238 Sometimes using echo to stop the trace is not sufficient because
2239 the tracing could have overwritten the data that you wanted to
2240 record. For this reason, it is sometimes better to disable
2241 tracing directly from a program. This allows you to stop the
2242 tracing at the point that you hit the part that you are
2243 interested in. To disable the tracing directly from a C program,
2244 something like following code snippet can be used::
2245
2246         int trace_fd;
2247         [...]
2248         int main(int argc, char *argv[]) {
2249                 [...]
2250                 trace_fd = open(tracing_file("tracing_on"), O_WRONLY);
2251                 [...]
2252                 if (condition_hit()) {
2253                         write(trace_fd, "0", 1);
2254                 }
2255                 [...]
2256         }
2257
2258
2259 Single thread tracing
2260 ---------------------
2261
2262 By writing into set_ftrace_pid you can trace a
2263 single thread. For example::
2264
2265   # cat set_ftrace_pid
2266   no pid
2267   # echo 3111 > set_ftrace_pid
2268   # cat set_ftrace_pid
2269   3111
2270   # echo function > current_tracer
2271   # cat trace | head
2272   # tracer: function
2273   #
2274   #           TASK-PID    CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
2275   #              | |       |          |         |
2276       yum-updatesd-3111  [003]  1637.254676: finish_task_switch <-thread_return
2277       yum-updatesd-3111  [003]  1637.254681: hrtimer_cancel <-schedule_hrtimeout_range
2278       yum-updatesd-3111  [003]  1637.254682: hrtimer_try_to_cancel <-hrtimer_cancel
2279       yum-updatesd-3111  [003]  1637.254683: lock_hrtimer_base <-hrtimer_try_to_cancel
2280       yum-updatesd-3111  [003]  1637.254685: fget_light <-do_sys_poll
2281       yum-updatesd-3111  [003]  1637.254686: pipe_poll <-do_sys_poll
2282   # echo > set_ftrace_pid
2283   # cat trace |head
2284   # tracer: function
2285   #
2286   #           TASK-PID    CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
2287   #              | |       |          |         |
2288   ##### CPU 3 buffer started ####
2289       yum-updatesd-3111  [003]  1701.957688: free_poll_entry <-poll_freewait
2290       yum-updatesd-3111  [003]  1701.957689: remove_wait_queue <-free_poll_entry
2291       yum-updatesd-3111  [003]  1701.957691: fput <-free_poll_entry
2292       yum-updatesd-3111  [003]  1701.957692: audit_syscall_exit <-sysret_audit
2293       yum-updatesd-3111  [003]  1701.957693: path_put <-audit_syscall_exit
2294
2295 If you want to trace a function when executing, you could use
2296 something like this simple program.
2297 ::
2298
2299         #include <stdio.h>
2300         #include <stdlib.h>
2301         #include <sys/types.h>
2302         #include <sys/stat.h>
2303         #include <fcntl.h>
2304         #include <unistd.h>
2305         #include <string.h>
2306
2307         #define _STR(x) #x
2308         #define STR(x) _STR(x)
2309         #define MAX_PATH 256
2310
2311         const char *find_tracefs(void)
2312         {
2313                static char tracefs[MAX_PATH+1];
2314                static int tracefs_found;
2315                char type[100];
2316                FILE *fp;
2317
2318                if (tracefs_found)
2319                        return tracefs;
2320
2321                if ((fp = fopen("/proc/mounts","r")) == NULL) {
2322                        perror("/proc/mounts");
2323                        return NULL;
2324                }
2325
2326                while (fscanf(fp, "%*s %"
2327                              STR(MAX_PATH)
2328                              "s %99s %*s %*d %*d\n",
2329                              tracefs, type) == 2) {
2330                        if (strcmp(type, "tracefs") == 0)
2331                                break;
2332                }
2333                fclose(fp);
2334
2335                if (strcmp(type, "tracefs") != 0) {
2336                        fprintf(stderr, "tracefs not mounted");
2337                        return NULL;
2338                }
2339
2340                strcat(tracefs, "/tracing/");
2341                tracefs_found = 1;
2342
2343                return tracefs;
2344         }
2345
2346         const char *tracing_file(const char *file_name)
2347         {
2348                static char trace_file[MAX_PATH+1];
2349                snprintf(trace_file, MAX_PATH, "%s/%s", find_tracefs(), file_name);
2350                return trace_file;
2351         }
2352
2353         int main (int argc, char **argv)
2354         {
2355                 if (argc < 1)
2356                         exit(-1);
2357
2358                 if (fork() > 0) {
2359                         int fd, ffd;
2360                         char line[64];
2361                         int s;
2362
2363                         ffd = open(tracing_file("current_tracer"), O_WRONLY);
2364                         if (ffd < 0)
2365                                 exit(-1);
2366                         write(ffd, "nop", 3);
2367
2368                         fd = open(tracing_file("set_ftrace_pid"), O_WRONLY);
2369                         s = sprintf(line, "%d\n", getpid());
2370                         write(fd, line, s);
2371
2372                         write(ffd, "function", 8);
2373
2374                         close(fd);
2375                         close(ffd);
2376
2377                         execvp(argv[1], argv+1);
2378                 }
2379
2380                 return 0;
2381         }
2382
2383 Or this simple script!
2384 ::
2385
2386   #!/bin/bash
2387
2388   tracefs=`sed -ne 's/^tracefs \(.*\) tracefs.*/\1/p' /proc/mounts`
2389   echo nop > $tracefs/tracing/current_tracer
2390   echo 0 > $tracefs/tracing/tracing_on
2391   echo $$ > $tracefs/tracing/set_ftrace_pid
2392   echo function > $tracefs/tracing/current_tracer
2393   echo 1 > $tracefs/tracing/tracing_on
2394   exec "$@"
2395
2396
2397 function graph tracer
2398 ---------------------------
2399
2400 This tracer is similar to the function tracer except that it
2401 probes a function on its entry and its exit. This is done by
2402 using a dynamically allocated stack of return addresses in each
2403 task_struct. On function entry the tracer overwrites the return
2404 address of each function traced to set a custom probe. Thus the
2405 original return address is stored on the stack of return address
2406 in the task_struct.
2407
2408 Probing on both ends of a function leads to special features
2409 such as:
2410
2411 - measure of a function's time execution
2412 - having a reliable call stack to draw function calls graph
2413
2414 This tracer is useful in several situations:
2415
2416 - you want to find the reason of a strange kernel behavior and
2417   need to see what happens in detail on any areas (or specific
2418   ones).
2419
2420 - you are experiencing weird latencies but it's difficult to
2421   find its origin.
2422
2423 - you want to find quickly which path is taken by a specific
2424   function
2425
2426 - you just want to peek inside a working kernel and want to see
2427   what happens there.
2428
2429 ::
2430
2431   # tracer: function_graph
2432   #
2433   # CPU  DURATION                  FUNCTION CALLS
2434   # |     |   |                     |   |   |   |
2435
2436    0)               |  sys_open() {
2437    0)               |    do_sys_open() {
2438    0)               |      getname() {
2439    0)               |        kmem_cache_alloc() {
2440    0)   1.382 us    |          __might_sleep();
2441    0)   2.478 us    |        }
2442    0)               |        strncpy_from_user() {
2443    0)               |          might_fault() {
2444    0)   1.389 us    |            __might_sleep();
2445    0)   2.553 us    |          }
2446    0)   3.807 us    |        }
2447    0)   7.876 us    |      }
2448    0)               |      alloc_fd() {
2449    0)   0.668 us    |        _spin_lock();
2450    0)   0.570 us    |        expand_files();
2451    0)   0.586 us    |        _spin_unlock();
2452
2453
2454 There are several columns that can be dynamically
2455 enabled/disabled. You can use every combination of options you
2456 want, depending on your needs.
2457
2458 - The cpu number on which the function executed is default
2459   enabled.  It is sometimes better to only trace one cpu (see
2460   tracing_cpu_mask file) or you might sometimes see unordered
2461   function calls while cpu tracing switch.
2462
2463         - hide: echo nofuncgraph-cpu > trace_options
2464         - show: echo funcgraph-cpu > trace_options
2465
2466 - The duration (function's time of execution) is displayed on
2467   the closing bracket line of a function or on the same line
2468   than the current function in case of a leaf one. It is default
2469   enabled.
2470
2471         - hide: echo nofuncgraph-duration > trace_options
2472         - show: echo funcgraph-duration > trace_options
2473
2474 - The overhead field precedes the duration field in case of
2475   reached duration thresholds.
2476
2477         - hide: echo nofuncgraph-overhead > trace_options
2478         - show: echo funcgraph-overhead > trace_options
2479         - depends on: funcgraph-duration
2480
2481   ie::
2482
2483     3) # 1837.709 us |          } /* __switch_to */
2484     3)               |          finish_task_switch() {
2485     3)   0.313 us    |            _raw_spin_unlock_irq();
2486     3)   3.177 us    |          }
2487     3) # 1889.063 us |        } /* __schedule */
2488     3) ! 140.417 us  |      } /* __schedule */
2489     3) # 2034.948 us |    } /* schedule */
2490     3) * 33998.59 us |  } /* schedule_preempt_disabled */
2491
2492     [...]
2493
2494     1)   0.260 us    |              msecs_to_jiffies();
2495     1)   0.313 us    |              __rcu_read_unlock();
2496     1) + 61.770 us   |            }
2497     1) + 64.479 us   |          }
2498     1)   0.313 us    |          rcu_bh_qs();
2499     1)   0.313 us    |          __local_bh_enable();
2500     1) ! 217.240 us  |        }
2501     1)   0.365 us    |        idle_cpu();
2502     1)               |        rcu_irq_exit() {
2503     1)   0.417 us    |          rcu_eqs_enter_common.isra.47();
2504     1)   3.125 us    |        }
2505     1) ! 227.812 us  |      }
2506     1) ! 457.395 us  |    }
2507     1) @ 119760.2 us |  }
2508
2509     [...]
2510
2511     2)               |    handle_IPI() {
2512     1)   6.979 us    |                  }
2513     2)   0.417 us    |      scheduler_ipi();
2514     1)   9.791 us    |                }
2515     1) + 12.917 us   |              }
2516     2)   3.490 us    |    }
2517     1) + 15.729 us   |            }
2518     1) + 18.542 us   |          }
2519     2) $ 3594274 us  |  }
2520
2521 Flags::
2522
2523   + means that the function exceeded 10 usecs.
2524   ! means that the function exceeded 100 usecs.
2525   # means that the function exceeded 1000 usecs.
2526   * means that the function exceeded 10 msecs.
2527   @ means that the function exceeded 100 msecs.
2528   $ means that the function exceeded 1 sec.
2529
2530
2531 - The task/pid field displays the thread cmdline and pid which
2532   executed the function. It is default disabled.
2533
2534         - hide: echo nofuncgraph-proc > trace_options
2535         - show: echo funcgraph-proc > trace_options
2536
2537   ie::
2538
2539     # tracer: function_graph
2540     #
2541     # CPU  TASK/PID        DURATION                  FUNCTION CALLS
2542     # |    |    |           |   |                     |   |   |   |
2543     0)    sh-4802     |               |                  d_free() {
2544     0)    sh-4802     |               |                    call_rcu() {
2545     0)    sh-4802     |               |                      __call_rcu() {
2546     0)    sh-4802     |   0.616 us    |                        rcu_process_gp_end();
2547     0)    sh-4802     |   0.586 us    |                        check_for_new_grace_period();
2548     0)    sh-4802     |   2.899 us    |                      }
2549     0)    sh-4802     |   4.040 us    |                    }
2550     0)    sh-4802     |   5.151 us    |                  }
2551     0)    sh-4802     | + 49.370 us   |                }
2552
2553
2554 - The absolute time field is an absolute timestamp given by the
2555   system clock since it started. A snapshot of this time is
2556   given on each entry/exit of functions
2557
2558         - hide: echo nofuncgraph-abstime > trace_options
2559         - show: echo funcgraph-abstime > trace_options
2560
2561   ie::
2562
2563     #
2564     #      TIME       CPU  DURATION                  FUNCTION CALLS
2565     #       |         |     |   |                     |   |   |   |
2566     360.774522 |   1)   0.541 us    |                                          }
2567     360.774522 |   1)   4.663 us    |                                        }
2568     360.774523 |   1)   0.541 us    |                                        __wake_up_bit();
2569     360.774524 |   1)   6.796 us    |                                      }
2570     360.774524 |   1)   7.952 us    |                                    }
2571     360.774525 |   1)   9.063 us    |                                  }
2572     360.774525 |   1)   0.615 us    |                                  journal_mark_dirty();
2573     360.774527 |   1)   0.578 us    |                                  __brelse();
2574     360.774528 |   1)               |                                  reiserfs_prepare_for_journal() {
2575     360.774528 |   1)               |                                    unlock_buffer() {
2576     360.774529 |   1)               |                                      wake_up_bit() {
2577     360.774529 |   1)               |                                        bit_waitqueue() {
2578     360.774530 |   1)   0.594 us    |                                          __phys_addr();
2579
2580
2581 The function name is always displayed after the closing bracket
2582 for a function if the start of that function is not in the
2583 trace buffer.
2584
2585 Display of the function name after the closing bracket may be
2586 enabled for functions whose start is in the trace buffer,
2587 allowing easier searching with grep for function durations.
2588 It is default disabled.
2589
2590         - hide: echo nofuncgraph-tail > trace_options
2591         - show: echo funcgraph-tail > trace_options
2592
2593   Example with nofuncgraph-tail (default)::
2594
2595     0)               |      putname() {
2596     0)               |        kmem_cache_free() {
2597     0)   0.518 us    |          __phys_addr();
2598     0)   1.757 us    |        }
2599     0)   2.861 us    |      }
2600
2601   Example with funcgraph-tail::
2602
2603     0)               |      putname() {
2604     0)               |        kmem_cache_free() {
2605     0)   0.518 us    |          __phys_addr();
2606     0)   1.757 us    |        } /* kmem_cache_free() */
2607     0)   2.861 us    |      } /* putname() */
2608
2609 You can put some comments on specific functions by using
2610 trace_printk() For example, if you want to put a comment inside
2611 the __might_sleep() function, you just have to include
2612 <linux/ftrace.h> and call trace_printk() inside __might_sleep()::
2613
2614         trace_printk("I'm a comment!\n")
2615
2616 will produce::
2617
2618    1)               |             __might_sleep() {
2619    1)               |                /* I'm a comment! */
2620    1)   1.449 us    |             }
2621
2622
2623 You might find other useful features for this tracer in the
2624 following "dynamic ftrace" section such as tracing only specific
2625 functions or tasks.
2626
2627 dynamic ftrace
2628 --------------
2629
2630 If CONFIG_DYNAMIC_FTRACE is set, the system will run with
2631 virtually no overhead when function tracing is disabled. The way
2632 this works is the mcount function call (placed at the start of
2633 every kernel function, produced by the -pg switch in gcc),
2634 starts of pointing to a simple return. (Enabling FTRACE will
2635 include the -pg switch in the compiling of the kernel.)
2636
2637 At compile time every C file object is run through the
2638 recordmcount program (located in the scripts directory). This
2639 program will parse the ELF headers in the C object to find all
2640 the locations in the .text section that call mcount. Starting
2641 with gcc version 4.6, the -mfentry has been added for x86, which
2642 calls "__fentry__" instead of "mcount". Which is called before
2643 the creation of the stack frame.
2644
2645 Note, not all sections are traced. They may be prevented by either
2646 a notrace, or blocked another way and all inline functions are not
2647 traced. Check the "available_filter_functions" file to see what functions
2648 can be traced.
2649
2650 A section called "__mcount_loc" is created that holds
2651 references to all the mcount/fentry call sites in the .text section.
2652 The recordmcount program re-links this section back into the
2653 original object. The final linking stage of the kernel will add all these
2654 references into a single table.
2655
2656 On boot up, before SMP is initialized, the dynamic ftrace code
2657 scans this table and updates all the locations into nops. It
2658 also records the locations, which are added to the
2659 available_filter_functions list.  Modules are processed as they
2660 are loaded and before they are executed.  When a module is
2661 unloaded, it also removes its functions from the ftrace function
2662 list. This is automatic in the module unload code, and the
2663 module author does not need to worry about it.
2664
2665 When tracing is enabled, the process of modifying the function
2666 tracepoints is dependent on architecture. The old method is to use
2667 kstop_machine to prevent races with the CPUs executing code being
2668 modified (which can cause the CPU to do undesirable things, especially
2669 if the modified code crosses cache (or page) boundaries), and the nops are
2670 patched back to calls. But this time, they do not call mcount
2671 (which is just a function stub). They now call into the ftrace
2672 infrastructure.
2673
2674 The new method of modifying the function tracepoints is to place
2675 a breakpoint at the location to be modified, sync all CPUs, modify
2676 the rest of the instruction not covered by the breakpoint. Sync
2677 all CPUs again, and then remove the breakpoint with the finished
2678 version to the ftrace call site.
2679
2680 Some archs do not even need to monkey around with the synchronization,
2681 and can just slap the new code on top of the old without any
2682 problems with other CPUs executing it at the same time.
2683
2684 One special side-effect to the recording of the functions being
2685 traced is that we can now selectively choose which functions we
2686 wish to trace and which ones we want the mcount calls to remain
2687 as nops.
2688
2689 Two files are used, one for enabling and one for disabling the
2690 tracing of specified functions. They are:
2691
2692   set_ftrace_filter
2693
2694 and
2695
2696   set_ftrace_notrace
2697
2698 A list of available functions that you can add to these files is
2699 listed in:
2700
2701    available_filter_functions
2702
2703 ::
2704
2705   # cat available_filter_functions
2706   put_prev_task_idle
2707   kmem_cache_create
2708   pick_next_task_rt
2709   get_online_cpus
2710   pick_next_task_fair
2711   mutex_lock
2712   [...]
2713
2714 If I am only interested in sys_nanosleep and hrtimer_interrupt::
2715
2716   # echo sys_nanosleep hrtimer_interrupt > set_ftrace_filter
2717   # echo function > current_tracer
2718   # echo 1 > tracing_on
2719   # usleep 1
2720   # echo 0 > tracing_on
2721   # cat trace
2722   # tracer: function
2723   #
2724   # entries-in-buffer/entries-written: 5/5   #P:4
2725   #
2726   #                              _-----=> irqs-off
2727   #                             / _----=> need-resched
2728   #                            | / _---=> hardirq/softirq
2729   #                            || / _--=> preempt-depth
2730   #                            ||| /     delay
2731   #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
2732   #              | |       |   ||||       |         |
2733             usleep-2665  [001] ....  4186.475355: sys_nanosleep <-system_call_fastpath
2734             <idle>-0     [001] d.h1  4186.475409: hrtimer_interrupt <-smp_apic_timer_interrupt
2735             usleep-2665  [001] d.h1  4186.475426: hrtimer_interrupt <-smp_apic_timer_interrupt
2736             <idle>-0     [003] d.h1  4186.475426: hrtimer_interrupt <-smp_apic_timer_interrupt
2737             <idle>-0     [002] d.h1  4186.475427: hrtimer_interrupt <-smp_apic_timer_interrupt
2738
2739 To see which functions are being traced, you can cat the file:
2740 ::
2741
2742   # cat set_ftrace_filter
2743   hrtimer_interrupt
2744   sys_nanosleep
2745
2746
2747 Perhaps this is not enough. The filters also allow glob(7) matching.
2748
2749   ``<match>*``
2750         will match functions that begin with <match>
2751   ``*<match>``
2752         will match functions that end with <match>
2753   ``*<match>*``
2754         will match functions that have <match> in it
2755   ``<match1>*<match2>``
2756         will match functions that begin with <match1> and end with <match2>
2757
2758 .. note::
2759       It is better to use quotes to enclose the wild cards,
2760       otherwise the shell may expand the parameters into names
2761       of files in the local directory.
2762
2763 ::
2764
2765   # echo 'hrtimer_*' > set_ftrace_filter
2766
2767 Produces::
2768
2769   # tracer: function
2770   #
2771   # entries-in-buffer/entries-written: 897/897   #P:4
2772   #
2773   #                              _-----=> irqs-off
2774   #                             / _----=> need-resched
2775   #                            | / _---=> hardirq/softirq
2776   #                            || / _--=> preempt-depth
2777   #                            ||| /     delay
2778   #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
2779   #              | |       |   ||||       |         |
2780             <idle>-0     [003] dN.1  4228.547803: hrtimer_cancel <-tick_nohz_idle_exit
2781             <idle>-0     [003] dN.1  4228.547804: hrtimer_try_to_cancel <-hrtimer_cancel
2782             <idle>-0     [003] dN.2  4228.547805: hrtimer_force_reprogram <-__remove_hrtimer
2783             <idle>-0     [003] dN.1  4228.547805: hrtimer_forward <-tick_nohz_idle_exit
2784             <idle>-0     [003] dN.1  4228.547805: hrtimer_start_range_ns <-hrtimer_start_expires.constprop.11
2785             <idle>-0     [003] d..1  4228.547858: hrtimer_get_next_event <-get_next_timer_interrupt
2786             <idle>-0     [003] d..1  4228.547859: hrtimer_start <-__tick_nohz_idle_enter
2787             <idle>-0     [003] d..2  4228.547860: hrtimer_force_reprogram <-__rem
2788
2789 Notice that we lost the sys_nanosleep.
2790 ::
2791
2792   # cat set_ftrace_filter
2793   hrtimer_run_queues
2794   hrtimer_run_pending
2795   hrtimer_init
2796   hrtimer_cancel
2797   hrtimer_try_to_cancel
2798   hrtimer_forward
2799   hrtimer_start
2800   hrtimer_reprogram
2801   hrtimer_force_reprogram
2802   hrtimer_get_next_event
2803   hrtimer_interrupt
2804   hrtimer_nanosleep
2805   hrtimer_wakeup
2806   hrtimer_get_remaining
2807   hrtimer_get_res
2808   hrtimer_init_sleeper
2809
2810
2811 This is because the '>' and '>>' act just like they do in bash.
2812 To rewrite the filters, use '>'
2813 To append to the filters, use '>>'
2814
2815 To clear out a filter so that all functions will be recorded
2816 again::
2817
2818  # echo > set_ftrace_filter
2819  # cat set_ftrace_filter
2820  #
2821
2822 Again, now we want to append.
2823
2824 ::
2825
2826   # echo sys_nanosleep > set_ftrace_filter
2827   # cat set_ftrace_filter
2828   sys_nanosleep
2829   # echo 'hrtimer_*' >> set_ftrace_filter
2830   # cat set_ftrace_filter
2831   hrtimer_run_queues
2832   hrtimer_run_pending
2833   hrtimer_init
2834   hrtimer_cancel
2835   hrtimer_try_to_cancel
2836   hrtimer_forward
2837   hrtimer_start
2838   hrtimer_reprogram
2839   hrtimer_force_reprogram
2840   hrtimer_get_next_event
2841   hrtimer_interrupt
2842   sys_nanosleep
2843   hrtimer_nanosleep
2844   hrtimer_wakeup
2845   hrtimer_get_remaining
2846   hrtimer_get_res
2847   hrtimer_init_sleeper
2848
2849
2850 The set_ftrace_notrace prevents those functions from being
2851 traced.
2852 ::
2853
2854   # echo '*preempt*' '*lock*' > set_ftrace_notrace
2855
2856 Produces::
2857
2858   # tracer: function
2859   #
2860   # entries-in-buffer/entries-written: 39608/39608   #P:4
2861   #
2862   #                              _-----=> irqs-off
2863   #                             / _----=> need-resched
2864   #                            | / _---=> hardirq/softirq
2865   #                            || / _--=> preempt-depth
2866   #                            ||| /     delay
2867   #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
2868   #              | |       |   ||||       |         |
2869               bash-1994  [000] ....  4342.324896: file_ra_state_init <-do_dentry_open
2870               bash-1994  [000] ....  4342.324897: open_check_o_direct <-do_last
2871               bash-1994  [000] ....  4342.324897: ima_file_check <-do_last
2872               bash-1994  [000] ....  4342.324898: process_measurement <-ima_file_check
2873               bash-1994  [000] ....  4342.324898: ima_get_action <-process_measurement
2874               bash-1994  [000] ....  4342.324898: ima_match_policy <-ima_get_action
2875               bash-1994  [000] ....  4342.324899: do_truncate <-do_last
2876               bash-1994  [000] ....  4342.324899: should_remove_suid <-do_truncate
2877               bash-1994  [000] ....  4342.324899: notify_change <-do_truncate
2878               bash-1994  [000] ....  4342.324900: current_fs_time <-notify_change
2879               bash-1994  [000] ....  4342.324900: current_kernel_time <-current_fs_time
2880               bash-1994  [000] ....  4342.324900: timespec_trunc <-current_fs_time
2881
2882 We can see that there's no more lock or preempt tracing.
2883
2884 Selecting function filters via index
2885 ------------------------------------
2886
2887 Because processing of strings is expensive (the address of the function
2888 needs to be looked up before comparing to the string being passed in),
2889 an index can be used as well to enable functions. This is useful in the
2890 case of setting thousands of specific functions at a time. By passing
2891 in a list of numbers, no string processing will occur. Instead, the function
2892 at the specific location in the internal array (which corresponds to the
2893 functions in the "available_filter_functions" file), is selected.
2894
2895 ::
2896
2897   # echo 1 > set_ftrace_filter
2898
2899 Will select the first function listed in "available_filter_functions"
2900
2901 ::
2902
2903   # head -1 available_filter_functions
2904   trace_initcall_finish_cb
2905
2906   # cat set_ftrace_filter
2907   trace_initcall_finish_cb
2908
2909   # head -50 available_filter_functions | tail -1
2910   x86_pmu_commit_txn
2911
2912   # echo 1 50 > set_ftrace_filter
2913   # cat set_ftrace_filter
2914   trace_initcall_finish_cb
2915   x86_pmu_commit_txn
2916
2917 Dynamic ftrace with the function graph tracer
2918 ---------------------------------------------
2919
2920 Although what has been explained above concerns both the
2921 function tracer and the function-graph-tracer, there are some
2922 special features only available in the function-graph tracer.
2923
2924 If you want to trace only one function and all of its children,
2925 you just have to echo its name into set_graph_function::
2926
2927  echo __do_fault > set_graph_function
2928
2929 will produce the following "expanded" trace of the __do_fault()
2930 function::
2931
2932    0)               |  __do_fault() {
2933    0)               |    filemap_fault() {
2934    0)               |      find_lock_page() {
2935    0)   0.804 us    |        find_get_page();
2936    0)               |        __might_sleep() {
2937    0)   1.329 us    |        }
2938    0)   3.904 us    |      }
2939    0)   4.979 us    |    }
2940    0)   0.653 us    |    _spin_lock();
2941    0)   0.578 us    |    page_add_file_rmap();
2942    0)   0.525 us    |    native_set_pte_at();
2943    0)   0.585 us    |    _spin_unlock();
2944    0)               |    unlock_page() {
2945    0)   0.541 us    |      page_waitqueue();
2946    0)   0.639 us    |      __wake_up_bit();
2947    0)   2.786 us    |    }
2948    0) + 14.237 us   |  }
2949    0)               |  __do_fault() {
2950    0)               |    filemap_fault() {
2951    0)               |      find_lock_page() {
2952    0)   0.698 us    |        find_get_page();
2953    0)               |        __might_sleep() {
2954    0)   1.412 us    |        }
2955    0)   3.950 us    |      }
2956    0)   5.098 us    |    }
2957    0)   0.631 us    |    _spin_lock();
2958    0)   0.571 us    |    page_add_file_rmap();
2959    0)   0.526 us    |    native_set_pte_at();
2960    0)   0.586 us    |    _spin_unlock();
2961    0)               |    unlock_page() {
2962    0)   0.533 us    |      page_waitqueue();
2963    0)   0.638 us    |      __wake_up_bit();
2964    0)   2.793 us    |    }
2965    0) + 14.012 us   |  }
2966
2967 You can also expand several functions at once::
2968
2969  echo sys_open > set_graph_function
2970  echo sys_close >> set_graph_function
2971
2972 Now if you want to go back to trace all functions you can clear
2973 this special filter via::
2974
2975  echo > set_graph_function
2976
2977
2978 ftrace_enabled
2979 --------------
2980
2981 Note, the proc sysctl ftrace_enable is a big on/off switch for the
2982 function tracer. By default it is enabled (when function tracing is
2983 enabled in the kernel). If it is disabled, all function tracing is
2984 disabled. This includes not only the function tracers for ftrace, but
2985 also for any other uses (perf, kprobes, stack tracing, profiling, etc). It
2986 cannot be disabled if there is a callback with FTRACE_OPS_FL_PERMANENT set
2987 registered.
2988
2989 Please disable this with care.
2990
2991 This can be disable (and enabled) with::
2992
2993   sysctl kernel.ftrace_enabled=0
2994   sysctl kernel.ftrace_enabled=1
2995
2996  or
2997
2998   echo 0 > /proc/sys/kernel/ftrace_enabled
2999   echo 1 > /proc/sys/kernel/ftrace_enabled
3000
3001
3002 Filter commands
3003 ---------------
3004
3005 A few commands are supported by the set_ftrace_filter interface.
3006 Trace commands have the following format::
3007
3008   <function>:<command>:<parameter>
3009
3010 The following commands are supported:
3011
3012 - mod:
3013   This command enables function filtering per module. The
3014   parameter defines the module. For example, if only the write*
3015   functions in the ext3 module are desired, run:
3016
3017    echo 'write*:mod:ext3' > set_ftrace_filter
3018
3019   This command interacts with the filter in the same way as
3020   filtering based on function names. Thus, adding more functions
3021   in a different module is accomplished by appending (>>) to the
3022   filter file. Remove specific module functions by prepending
3023   '!'::
3024
3025    echo '!writeback*:mod:ext3' >> set_ftrace_filter
3026
3027   Mod command supports module globbing. Disable tracing for all
3028   functions except a specific module::
3029
3030    echo '!*:mod:!ext3' >> set_ftrace_filter
3031
3032   Disable tracing for all modules, but still trace kernel::
3033
3034    echo '!*:mod:*' >> set_ftrace_filter
3035
3036   Enable filter only for kernel::
3037
3038    echo '*write*:mod:!*' >> set_ftrace_filter
3039
3040   Enable filter for module globbing::
3041
3042    echo '*write*:mod:*snd*' >> set_ftrace_filter
3043
3044 - traceon/traceoff:
3045   These commands turn tracing on and off when the specified
3046   functions are hit. The parameter determines how many times the
3047   tracing system is turned on and off. If unspecified, there is
3048   no limit. For example, to disable tracing when a schedule bug
3049   is hit the first 5 times, run::
3050
3051    echo '__schedule_bug:traceoff:5' > set_ftrace_filter
3052
3053   To always disable tracing when __schedule_bug is hit::
3054
3055    echo '__schedule_bug:traceoff' > set_ftrace_filter
3056
3057   These commands are cumulative whether or not they are appended
3058   to set_ftrace_filter. To remove a command, prepend it by '!'
3059   and drop the parameter::
3060
3061    echo '!__schedule_bug:traceoff:0' > set_ftrace_filter
3062
3063   The above removes the traceoff command for __schedule_bug
3064   that have a counter. To remove commands without counters::
3065
3066    echo '!__schedule_bug:traceoff' > set_ftrace_filter
3067
3068 - snapshot:
3069   Will cause a snapshot to be triggered when the function is hit.
3070   ::
3071
3072    echo 'native_flush_tlb_others:snapshot' > set_ftrace_filter
3073
3074   To only snapshot once:
3075   ::
3076
3077    echo 'native_flush_tlb_others:snapshot:1' > set_ftrace_filter
3078
3079   To remove the above commands::
3080
3081    echo '!native_flush_tlb_others:snapshot' > set_ftrace_filter
3082    echo '!native_flush_tlb_others:snapshot:0' > set_ftrace_filter
3083
3084 - enable_event/disable_event:
3085   These commands can enable or disable a trace event. Note, because
3086   function tracing callbacks are very sensitive, when these commands
3087   are registered, the trace point is activated, but disabled in
3088   a "soft" mode. That is, the tracepoint will be called, but
3089   just will not be traced. The event tracepoint stays in this mode
3090   as long as there's a command that triggers it.
3091   ::
3092
3093    echo 'try_to_wake_up:enable_event:sched:sched_switch:2' > \
3094          set_ftrace_filter
3095
3096   The format is::
3097
3098     <function>:enable_event:<system>:<event>[:count]
3099     <function>:disable_event:<system>:<event>[:count]
3100
3101   To remove the events commands::
3102
3103    echo '!try_to_wake_up:enable_event:sched:sched_switch:0' > \
3104          set_ftrace_filter
3105    echo '!schedule:disable_event:sched:sched_switch' > \
3106          set_ftrace_filter
3107
3108 - dump:
3109   When the function is hit, it will dump the contents of the ftrace
3110   ring buffer to the console. This is useful if you need to debug
3111   something, and want to dump the trace when a certain function
3112   is hit. Perhaps it's a function that is called before a triple
3113   fault happens and does not allow you to get a regular dump.
3114
3115 - cpudump:
3116   When the function is hit, it will dump the contents of the ftrace
3117   ring buffer for the current CPU to the console. Unlike the "dump"
3118   command, it only prints out the contents of the ring buffer for the
3119   CPU that executed the function that triggered the dump.
3120
3121 - stacktrace:
3122   When the function is hit, a stack trace is recorded.
3123
3124 trace_pipe
3125 ----------
3126
3127 The trace_pipe outputs the same content as the trace file, but
3128 the effect on the tracing is different. Every read from
3129 trace_pipe is consumed. This means that subsequent reads will be
3130 different. The trace is live.
3131 ::
3132
3133   # echo function > current_tracer
3134   # cat trace_pipe > /tmp/trace.out &
3135   [1] 4153
3136   # echo 1 > tracing_on
3137   # usleep 1
3138   # echo 0 > tracing_on
3139   # cat trace
3140   # tracer: function
3141   #
3142   # entries-in-buffer/entries-written: 0/0   #P:4
3143   #
3144   #                              _-----=> irqs-off
3145   #                             / _----=> need-resched
3146   #                            | / _---=> hardirq/softirq
3147   #                            || / _--=> preempt-depth
3148   #                            ||| /     delay
3149   #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
3150   #              | |       |   ||||       |         |
3151
3152   #
3153   # cat /tmp/trace.out
3154              bash-1994  [000] ....  5281.568961: mutex_unlock <-rb_simple_write
3155              bash-1994  [000] ....  5281.568963: __mutex_unlock_slowpath <-mutex_unlock
3156              bash-1994  [000] ....  5281.568963: __fsnotify_parent <-fsnotify_modify
3157              bash-1994  [000] ....  5281.568964: fsnotify <-fsnotify_modify
3158              bash-1994  [000] ....  5281.568964: __srcu_read_lock <-fsnotify
3159              bash-1994  [000] ....  5281.568964: add_preempt_count <-__srcu_read_lock
3160              bash-1994  [000] ...1  5281.568965: sub_preempt_count <-__srcu_read_lock
3161              bash-1994  [000] ....  5281.568965: __srcu_read_unlock <-fsnotify
3162              bash-1994  [000] ....  5281.568967: sys_dup2 <-system_call_fastpath
3163
3164
3165 Note, reading the trace_pipe file will block until more input is
3166 added. This is contrary to the trace file. If any process opened
3167 the trace file for reading, it will actually disable tracing and
3168 prevent new entries from being added. The trace_pipe file does
3169 not have this limitation.
3170
3171 trace entries
3172 -------------
3173
3174 Having too much or not enough data can be troublesome in
3175 diagnosing an issue in the kernel. The file buffer_size_kb is
3176 used to modify the size of the internal trace buffers. The
3177 number listed is the number of entries that can be recorded per
3178 CPU. To know the full size, multiply the number of possible CPUs
3179 with the number of entries.
3180 ::
3181
3182   # cat buffer_size_kb
3183   1408 (units kilobytes)
3184
3185 Or simply read buffer_total_size_kb
3186 ::
3187
3188   # cat buffer_total_size_kb 
3189   5632
3190
3191 To modify the buffer, simple echo in a number (in 1024 byte segments).
3192 ::
3193
3194   # echo 10000 > buffer_size_kb
3195   # cat buffer_size_kb
3196   10000 (units kilobytes)
3197
3198 It will try to allocate as much as possible. If you allocate too
3199 much, it can cause Out-Of-Memory to trigger.
3200 ::
3201
3202   # echo 1000000000000 > buffer_size_kb
3203   -bash: echo: write error: Cannot allocate memory
3204   # cat buffer_size_kb
3205   85
3206
3207 The per_cpu buffers can be changed individually as well:
3208 ::
3209
3210   # echo 10000 > per_cpu/cpu0/buffer_size_kb
3211   # echo 100 > per_cpu/cpu1/buffer_size_kb
3212
3213 When the per_cpu buffers are not the same, the buffer_size_kb
3214 at the top level will just show an X
3215 ::
3216
3217   # cat buffer_size_kb
3218   X
3219
3220 This is where the buffer_total_size_kb is useful:
3221 ::
3222
3223   # cat buffer_total_size_kb 
3224   12916
3225
3226 Writing to the top level buffer_size_kb will reset all the buffers
3227 to be the same again.
3228
3229 Snapshot
3230 --------
3231 CONFIG_TRACER_SNAPSHOT makes a generic snapshot feature
3232 available to all non latency tracers. (Latency tracers which
3233 record max latency, such as "irqsoff" or "wakeup", can't use
3234 this feature, since those are already using the snapshot
3235 mechanism internally.)
3236
3237 Snapshot preserves a current trace buffer at a particular point
3238 in time without stopping tracing. Ftrace swaps the current
3239 buffer with a spare buffer, and tracing continues in the new
3240 current (=previous spare) buffer.
3241
3242 The following tracefs files in "tracing" are related to this
3243 feature:
3244
3245   snapshot:
3246
3247         This is used to take a snapshot and to read the output
3248         of the snapshot. Echo 1 into this file to allocate a
3249         spare buffer and to take a snapshot (swap), then read
3250         the snapshot from this file in the same format as
3251         "trace" (described above in the section "The File
3252         System"). Both reads snapshot and tracing are executable
3253         in parallel. When the spare buffer is allocated, echoing
3254         0 frees it, and echoing else (positive) values clear the
3255         snapshot contents.
3256         More details are shown in the table below.
3257
3258         +--------------+------------+------------+------------+
3259         |status\\input |     0      |     1      |    else    |
3260         +==============+============+============+============+
3261         |not allocated |(do nothing)| alloc+swap |(do nothing)|
3262         +--------------+------------+------------+------------+
3263         |allocated     |    free    |    swap    |   clear    |
3264         +--------------+------------+------------+------------+
3265
3266 Here is an example of using the snapshot feature.
3267 ::
3268
3269   # echo 1 > events/sched/enable
3270   # echo 1 > snapshot
3271   # cat snapshot
3272   # tracer: nop
3273   #
3274   # entries-in-buffer/entries-written: 71/71   #P:8
3275   #
3276   #                              _-----=> irqs-off
3277   #                             / _----=> need-resched
3278   #                            | / _---=> hardirq/softirq
3279   #                            || / _--=> preempt-depth
3280   #                            ||| /     delay
3281   #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
3282   #              | |       |   ||||       |         |
3283             <idle>-0     [005] d...  2440.603828: sched_switch: prev_comm=swapper/5 prev_pid=0 prev_prio=120   prev_state=R ==> next_comm=snapshot-test-2 next_pid=2242 next_prio=120
3284              sleep-2242  [005] d...  2440.603846: sched_switch: prev_comm=snapshot-test-2 prev_pid=2242 prev_prio=120   prev_state=R ==> next_comm=kworker/5:1 next_pid=60 next_prio=120
3285   [...]
3286           <idle>-0     [002] d...  2440.707230: sched_switch: prev_comm=swapper/2 prev_pid=0 prev_prio=120 prev_state=R ==> next_comm=snapshot-test-2 next_pid=2229 next_prio=120  
3287
3288   # cat trace  
3289   # tracer: nop
3290   #
3291   # entries-in-buffer/entries-written: 77/77   #P:8
3292   #
3293   #                              _-----=> irqs-off
3294   #                             / _----=> need-resched
3295   #                            | / _---=> hardirq/softirq
3296   #                            || / _--=> preempt-depth
3297   #                            ||| /     delay
3298   #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
3299   #              | |       |   ||||       |         |
3300             <idle>-0     [007] d...  2440.707395: sched_switch: prev_comm=swapper/7 prev_pid=0 prev_prio=120 prev_state=R ==> next_comm=snapshot-test-2 next_pid=2243 next_prio=120
3301    snapshot-test-2-2229  [002] d...  2440.707438: sched_switch: prev_comm=snapshot-test-2 prev_pid=2229 prev_prio=120 prev_state=S ==> next_comm=swapper/2 next_pid=0 next_prio=120
3302   [...]
3303
3304
3305 If you try to use this snapshot feature when current tracer is
3306 one of the latency tracers, you will get the following results.
3307 ::
3308
3309   # echo wakeup > current_tracer
3310   # echo 1 > snapshot
3311   bash: echo: write error: Device or resource busy
3312   # cat snapshot
3313   cat: snapshot: Device or resource busy
3314
3315
3316 Instances
3317 ---------
3318 In the tracefs tracing directory is a directory called "instances".
3319 This directory can have new directories created inside of it using
3320 mkdir, and removing directories with rmdir. The directory created
3321 with mkdir in this directory will already contain files and other
3322 directories after it is created.
3323 ::
3324
3325   # mkdir instances/foo
3326   # ls instances/foo
3327   buffer_size_kb  buffer_total_size_kb  events  free_buffer  per_cpu
3328   set_event  snapshot  trace  trace_clock  trace_marker  trace_options
3329   trace_pipe  tracing_on
3330
3331 As you can see, the new directory looks similar to the tracing directory
3332 itself. In fact, it is very similar, except that the buffer and
3333 events are agnostic from the main directory, or from any other
3334 instances that are created.
3335
3336 The files in the new directory work just like the files with the
3337 same name in the tracing directory except the buffer that is used
3338 is a separate and new buffer. The files affect that buffer but do not
3339 affect the main buffer with the exception of trace_options. Currently,
3340 the trace_options affect all instances and the top level buffer
3341 the same, but this may change in future releases. That is, options
3342 may become specific to the instance they reside in.
3343
3344 Notice that none of the function tracer files are there, nor is
3345 current_tracer and available_tracers. This is because the buffers
3346 can currently only have events enabled for them.
3347 ::
3348
3349   # mkdir instances/foo
3350   # mkdir instances/bar
3351   # mkdir instances/zoot
3352   # echo 100000 > buffer_size_kb
3353   # echo 1000 > instances/foo/buffer_size_kb
3354   # echo 5000 > instances/bar/per_cpu/cpu1/buffer_size_kb
3355   # echo function > current_trace
3356   # echo 1 > instances/foo/events/sched/sched_wakeup/enable
3357   # echo 1 > instances/foo/events/sched/sched_wakeup_new/enable
3358   # echo 1 > instances/foo/events/sched/sched_switch/enable
3359   # echo 1 > instances/bar/events/irq/enable
3360   # echo 1 > instances/zoot/events/syscalls/enable
3361   # cat trace_pipe
3362   CPU:2 [LOST 11745 EVENTS]
3363               bash-2044  [002] .... 10594.481032: _raw_spin_lock_irqsave <-get_page_from_freelist
3364               bash-2044  [002] d... 10594.481032: add_preempt_count <-_raw_spin_lock_irqsave
3365               bash-2044  [002] d..1 10594.481032: __rmqueue <-get_page_from_freelist
3366               bash-2044  [002] d..1 10594.481033: _raw_spin_unlock <-get_page_from_freelist
3367               bash-2044  [002] d..1 10594.481033: sub_preempt_count <-_raw_spin_unlock
3368               bash-2044  [002] d... 10594.481033: get_pageblock_flags_group <-get_pageblock_migratetype
3369               bash-2044  [002] d... 10594.481034: __mod_zone_page_state <-get_page_from_freelist
3370               bash-2044  [002] d... 10594.481034: zone_statistics <-get_page_from_freelist
3371               bash-2044  [002] d... 10594.481034: __inc_zone_state <-zone_statistics
3372               bash-2044  [002] d... 10594.481034: __inc_zone_state <-zone_statistics
3373               bash-2044  [002] .... 10594.481035: arch_dup_task_struct <-copy_process
3374   [...]
3375
3376   # cat instances/foo/trace_pipe
3377               bash-1998  [000] d..4   136.676759: sched_wakeup: comm=kworker/0:1 pid=59 prio=120 success=1 target_cpu=000
3378               bash-1998  [000] dN.4   136.676760: sched_wakeup: comm=bash pid=1998 prio=120 success=1 target_cpu=000
3379             <idle>-0     [003] d.h3   136.676906: sched_wakeup: comm=rcu_preempt pid=9 prio=120 success=1 target_cpu=003
3380             <idle>-0     [003] d..3   136.676909: sched_switch: prev_comm=swapper/3 prev_pid=0 prev_prio=120 prev_state=R ==> next_comm=rcu_preempt next_pid=9 next_prio=120
3381        rcu_preempt-9     [003] d..3   136.676916: sched_switch: prev_comm=rcu_preempt prev_pid=9 prev_prio=120 prev_state=S ==> next_comm=swapper/3 next_pid=0 next_prio=120
3382               bash-1998  [000] d..4   136.677014: sched_wakeup: comm=kworker/0:1 pid=59 prio=120 success=1 target_cpu=000
3383               bash-1998  [000] dN.4   136.677016: sched_wakeup: comm=bash pid=1998 prio=120 success=1 target_cpu=000
3384               bash-1998  [000] d..3   136.677018: sched_switch: prev_comm=bash prev_pid=1998 prev_prio=120 prev_state=R+ ==> next_comm=kworker/0:1 next_pid=59 next_prio=120
3385        kworker/0:1-59    [000] d..4   136.677022: sched_wakeup: comm=sshd pid=1995 prio=120 success=1 target_cpu=001
3386        kworker/0:1-59    [000] d..3   136.677025: sched_switch: prev_comm=kworker/0:1 prev_pid=59 prev_prio=120 prev_state=S ==> next_comm=bash next_pid=1998 next_prio=120
3387   [...]
3388
3389   # cat instances/bar/trace_pipe
3390        migration/1-14    [001] d.h3   138.732674: softirq_raise: vec=3 [action=NET_RX]
3391             <idle>-0     [001] dNh3   138.732725: softirq_raise: vec=3 [action=NET_RX]
3392               bash-1998  [000] d.h1   138.733101: softirq_raise: vec=1 [action=TIMER]
3393               bash-1998  [000] d.h1   138.733102: softirq_raise: vec=9 [action=RCU]
3394               bash-1998  [000] ..s2   138.733105: softirq_entry: vec=1 [action=TIMER]
3395               bash-1998  [000] ..s2   138.733106: softirq_exit: vec=1 [action=TIMER]
3396               bash-1998  [000] ..s2   138.733106: softirq_entry: vec=9 [action=RCU]
3397               bash-1998  [000] ..s2   138.733109: softirq_exit: vec=9 [action=RCU]
3398               sshd-1995  [001] d.h1   138.733278: irq_handler_entry: irq=21 name=uhci_hcd:usb4
3399               sshd-1995  [001] d.h1   138.733280: irq_handler_exit: irq=21 ret=unhandled
3400               sshd-1995  [001] d.h1   138.733281: irq_handler_entry: irq=21 name=eth0
3401               sshd-1995  [001] d.h1   138.733283: irq_handler_exit: irq=21 ret=handled
3402   [...]
3403
3404   # cat instances/zoot/trace
3405   # tracer: nop
3406   #
3407   # entries-in-buffer/entries-written: 18996/18996   #P:4
3408   #
3409   #                              _-----=> irqs-off
3410   #                             / _----=> need-resched
3411   #                            | / _---=> hardirq/softirq
3412   #                            || / _--=> preempt-depth
3413   #                            ||| /     delay
3414   #           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
3415   #              | |       |   ||||       |         |
3416               bash-1998  [000] d...   140.733501: sys_write -> 0x2
3417               bash-1998  [000] d...   140.733504: sys_dup2(oldfd: a, newfd: 1)
3418               bash-1998  [000] d...   140.733506: sys_dup2 -> 0x1
3419               bash-1998  [000] d...   140.733508: sys_fcntl(fd: a, cmd: 1, arg: 0)
3420               bash-1998  [000] d...   140.733509: sys_fcntl -> 0x1
3421               bash-1998  [000] d...   140.733510: sys_close(fd: a)
3422               bash-1998  [000] d...   140.733510: sys_close -> 0x0
3423               bash-1998  [000] d...   140.733514: sys_rt_sigprocmask(how: 0, nset: 0, oset: 6e2768, sigsetsize: 8)
3424               bash-1998  [000] d...   140.733515: sys_rt_sigprocmask -> 0x0
3425               bash-1998  [000] d...   140.733516: sys_rt_sigaction(sig: 2, act: 7fff718846f0, oact: 7fff71884650, sigsetsize: 8)
3426               bash-1998  [000] d...   140.733516: sys_rt_sigaction -> 0x0
3427
3428 You can see that the trace of the top most trace buffer shows only
3429 the function tracing. The foo instance displays wakeups and task
3430 switches.
3431
3432 To remove the instances, simply delete their directories:
3433 ::
3434
3435   # rmdir instances/foo
3436   # rmdir instances/bar
3437   # rmdir instances/zoot
3438
3439 Note, if a process has a trace file open in one of the instance
3440 directories, the rmdir will fail with EBUSY.
3441
3442
3443 Stack trace
3444 -----------
3445 Since the kernel has a fixed sized stack, it is important not to
3446 waste it in functions. A kernel developer must be conscience of
3447 what they allocate on the stack. If they add too much, the system
3448 can be in danger of a stack overflow, and corruption will occur,
3449 usually leading to a system panic.
3450
3451 There are some tools that check this, usually with interrupts
3452 periodically checking usage. But if you can perform a check
3453 at every function call that will become very useful. As ftrace provides
3454 a function tracer, it makes it convenient to check the stack size
3455 at every function call. This is enabled via the stack tracer.
3456
3457 CONFIG_STACK_TRACER enables the ftrace stack tracing functionality.
3458 To enable it, write a '1' into /proc/sys/kernel/stack_tracer_enabled.
3459 ::
3460
3461  # echo 1 > /proc/sys/kernel/stack_tracer_enabled
3462
3463 You can also enable it from the kernel command line to trace
3464 the stack size of the kernel during boot up, by adding "stacktrace"
3465 to the kernel command line parameter.
3466
3467 After running it for a few minutes, the output looks like:
3468 ::
3469
3470   # cat stack_max_size
3471   2928
3472
3473   # cat stack_trace
3474           Depth    Size   Location    (18 entries)
3475           -----    ----   --------
3476     0)     2928     224   update_sd_lb_stats+0xbc/0x4ac
3477     1)     2704     160   find_busiest_group+0x31/0x1f1
3478     2)     2544     256   load_balance+0xd9/0x662
3479     3)     2288      80   idle_balance+0xbb/0x130
3480     4)     2208     128   __schedule+0x26e/0x5b9
3481     5)     2080      16   schedule+0x64/0x66
3482     6)     2064     128   schedule_timeout+0x34/0xe0
3483     7)     1936     112   wait_for_common+0x97/0xf1
3484     8)     1824      16   wait_for_completion+0x1d/0x1f
3485     9)     1808     128   flush_work+0xfe/0x119
3486    10)     1680      16   tty_flush_to_ldisc+0x1e/0x20
3487    11)     1664      48   input_available_p+0x1d/0x5c
3488    12)     1616      48   n_tty_poll+0x6d/0x134
3489    13)     1568      64   tty_poll+0x64/0x7f
3490    14)     1504     880   do_select+0x31e/0x511
3491    15)      624     400   core_sys_select+0x177/0x216
3492    16)      224      96   sys_select+0x91/0xb9
3493    17)      128     128   system_call_fastpath+0x16/0x1b
3494
3495 Note, if -mfentry is being used by gcc, functions get traced before
3496 they set up the stack frame. This means that leaf level functions
3497 are not tested by the stack tracer when -mfentry is used.
3498
3499 Currently, -mfentry is used by gcc 4.6.0 and above on x86 only.
3500
3501 More
3502 ----
3503 More details can be found in the source code, in the `kernel/trace/*.c` files.