btreplay/btrecord man pages
[blktrace.git] / doc / blktrace.tex
1 \documentclass{article}
2
3 %
4 % Copyright (C) 2005, 2006 Alan D. Brunelle <Alan.Brunelle@hp.com>
5 %
6 %  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7 %  it under the terms of the GNU General Public License as published by
8 %  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
9 %  (at your option) any later version.
10 %
11 %  This program is distributed in the hope that it will be useful,
12 %  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13 %  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14 %  GNU General Public License for more details.
15 %
16 %  You should have received a copy of the GNU General Public License
17 %  along with this program; if not, write to the Free Software
18 %  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
19 %
20
21 \title{blktrace User Guide}
22 \author{blktrace: Jens Axboe (jens.axboe@oracle.com)\\
23         User Guide: Alan D. Brunelle (Alan.Brunelle@hp.com)}
24 \date{18 February 2007}
25
26 \begin{document}
27 \maketitle
28 %---------------------
29 \section{\label{sec:intro}Introduction}
30
31 blktrace is a block layer IO tracing mechanism which provides detailed
32 information about request queue operations up to user space. There are
33 three major components that are provided:
34
35 \begin{description}
36   \item[Kernel patch] A patch to the Linux kernel which includes the
37   kernel event logging interfaces, and patches to areas within the block
38   layer to emit event traces. If you run a 2.6.17-rc1 or newer kernel,
39   you don't need to patch blktrace support as it is already included.
40
41   \item[blktrace] A utility which transfers event traces from the kernel
42   into either long-term on-disk storage, or provides direct formatted
43   output (via blkparse).
44
45   \item[blkparse] A utility which formats events stored in files, or when
46   run in \emph{live} mode directly outputs data collected by blktrace.
47 \end{description}
48
49 \subsection{blktrace Download Area}
50
51 The blktrace and blkparse utilities and associated kernel patch are provided
52 as part of the following git repository:
53
54 git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/axboe/blktrace.git bt
55
56 %--------------------------
57 \newpage\section{\label{sec:quick-start}Quick Start Guide}
58
59 The following sections outline some quick steps towards utilizing
60 blktrace. Some of the specific instructions below may need to be tailored
61 to your environment.
62
63 \subsection{\label{sec:get-blktrace}Retrieving blktrace}
64
65 As noted above, the kernel patch along with the blktrace and blkparse utilities are stored in a git repository. One simple way to get going would be:
66
67 \begin{verbatim}
68 % git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/axboe/blktrace.git bt
69 % cd bt
70 % git checkout
71 \end{verbatim}
72
73 \subsection{\label{sec:patching}Patching and configuring the Linux kernel}
74
75 A patch for a \emph{specific Linux kernel} is provided in bt/kernel (where
76 \emph{bt} is the name of the directory from the above git sequence). The
77 detailed actual patching instructions for a Linux kernel is outside the
78 scope of this document, but the following may be used as a sample template.
79 Note that you may skip this step, if you kernel is at least 2.6.17-rc1.
80
81 As an example, bt/kernel contains blk-trace-2.6.14-rc1-git-G2, download
82 linux-2.6.13.tar.bz2 and patch-2.6.14-rc1.bz2
83
84 \begin{verbatim}
85 % tar xjf linux-2.6.13.tar.bz2 
86 % mv linux-2.6.13 linux-2.6.14-rc1
87 % cd linux-2.6.14-rc1
88 % bunzip2 -c ../patch-2.6.14-rc1.bz2 | patch -p1
89 \end{verbatim}
90
91 At this point you may (optionally) remove linux-2.6.13.tar.bz2 and
92 patch-2.6.14-rc1.bz2.
93
94 At this point you should configure the Linux kernel for your specific
95 system -- again, outside the scope of this document -- and then enable
96 \emph{Support for tracing block io actions.} To do this, run
97
98 \begin{verbatim}
99 % make menuconfig                    or make xconfig, or edit .config, or ...
100 \end{verbatim}
101
102 and navigate through \emph{Device Drivers} and \emph{Block devices}
103 and then down to \emph{Support for tracing block io actions} and hit Y.
104
105 Install the new kernel (and modules\ldots) and reboot. 
106
107 \subsection{\label{sec:mount}Mounting the debugfs file system}
108
109 blktrace utilizes files under the debug file system, and thus must have
110 the mount point set up -- mounted on the directory /sys/kernel/debug.
111 To do this one may do either of the following:
112
113 \begin{enumerate}
114   \item Manually mount after each boot:
115 \begin{verbatim}
116 % mount -t debugfs debugfs /sys/kernel/debug
117 \end{verbatim}
118
119   \item Add an entry into /etc/fstab, and have it done automatically at
120   each boot\footnote{Note: after adding the entry to /etc/fstab, you
121   could then mount the directory this time only by doing: \% mount debug}:
122 \begin{verbatim}
123 debug /sys/kernel/debug debugfs default 0 0
124 \end{verbatim}
125 \end{enumerate}
126
127 \subsection{\label{sec:build}Build the tools}
128
129 To build and install the tools, execute the following sequence (as root):
130
131 \begin{verbatim}
132 % cd bt
133 % make && make install
134 \end{verbatim}
135
136 \subsection{\label{sec:live-blktrace}blktrace -- live}
137
138 Now to simply watch what is going on for a specific disk (to stop the
139 trace, hit control-C):
140
141 \begin{verbatim}
142 % blktrace -d /dev/sda -o - | blkparse -i -
143   8,0    3        1     0.000000000   697  G   W 223490 + 8 [kjournald]
144   8,0    3        2     0.000001829   697  P   R [kjournald]
145   8,0    3        3     0.000002197   697  Q   W 223490 + 8 [kjournald]
146   8,0    3        4     0.000005533   697  M   W 223498 + 8 [kjournald]
147   8,0    3        5     0.000008607   697  M   W 223506 + 8 [kjournald]
148   8,0    3        6     0.000011569   697  M   W 223514 + 8 [kjournald]
149   8,0    3        7     0.000014407   697  M   W 223522 + 8 [kjournald]
150   8,0    3        8     0.000017367   697  M   W 223530 + 8 [kjournald]
151   8,0    3        9     0.000020161   697  M   W 223538 + 8 [kjournald]
152   8,0    3       10     0.000024062   697  D   W 223490 + 56 [kjournald]
153   8,0    1       11     0.009507758     0  C   W 223490 + 56 [0]
154   8,0    1       12     0.009538995   697  G   W 223546 + 8 [kjournald]
155   8,0    1       13     0.009540033   697  P   R [kjournald]
156   8,0    1       14     0.009540313   697  Q   W 223546 + 8 [kjournald]
157   8,0    1       15     0.009542980   697  D   W 223546 + 8 [kjournald]
158   8,0    1       16     0.013542170     0  C   W 223546 + 8 [0]
159 ...
160 ^C
161 ...
162 CPU1 (8,0):
163  Reads Queued:           0,        0KiB  Writes Queued:           7,      128KiB
164  Read Dispatches:        0,        0KiB  Write Dispatches:        7,      128KiB
165  Reads Completed:        0,        0KiB  Writes Completed:       11,      168KiB
166  Read Merges:            0               Write Merges:           25
167  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           0
168 ...
169 CPU3 (8,0):
170  Reads Queued:           0,        0KiB  Writes Queued:           1,       28KiB
171  Read Dispatches:        0,        0KiB  Write Dispatches:        1,       28KiB
172  Reads Completed:        0,        0KiB  Writes Completed:        0,        0KiB
173  Read Merges:            0               Write Merges:            6
174  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           0
175
176 Total (8,0):
177  Reads Queued:           0,        0KiB  Writes Queued:          11,      168KiB
178  Read Dispatches:        0,        0KiB  Write Dispatches:       11,      168KiB
179  Reads Completed:        0,        0KiB  Writes Completed:       11,      168KiB
180  Read Merges:            0               Write Merges:           31
181  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           3
182
183 Events (8,0): 89 entries, 0 skips
184 \end{verbatim}
185
186 A \emph{btrace} script is included in the distribution to ease live
187 tracing of devices. The above could also be accomplished by issuing:
188
189 \begin{verbatim}
190 % btrace /dev/sda
191 \end{verbatim}
192
193 By default, \emph{btrace} runs the trace in quiet mode so it will not
194 include statistics when you break the run. Add the \emph{-S} option to
195 get that dumped as well.
196
197 \subsection{\label{sec:pc-blktrace}blktrace -- SCSI commands}
198
199 The previous section showed typical file system io actions, but blktrace
200 can also show SCSI commands going in and out of the queue as submitted
201 by applications using the SCSI Generic (\emph{sg}) interface.
202
203 \begin{verbatim}
204 % btrace /dev/cdrom
205 [...]
206   3,0    0       25     0.004884107 13528  G   R 0 + 0 [inquiry]
207   3,0    0       26     0.004890361 13528  I   R 56 (12 00 00 00 38 ..) [inquiry]
208   3,0    0       27     0.004891223 13528  P   R [inquiry]
209   3,0    0       28     0.004893250 13528  D   R 56 (12 00 00 00 38 ..) [inquiry]
210   3,0    0       29     0.005344910     0  C   R (12 00 00 00 38 ..) [0]
211 \end{verbatim}
212
213 Here we see a program issuing an INQUIRY command to the CDROM device.
214 The program requested a read of 56 bytes of data, the CDB is included
215 in parenthesis after the data length. The completion event shows shows
216 that the command completed successfully. Tracing SCSI commands can be
217 very useful for debugging problems with programs talking directly to the
218 device. An example of that would be \emph{cdrecord} burning.
219
220 \subsection{\label{sec:blktrace-post}blktrace -- post-processing}
221
222 Another way to run blktrace is to have blktrace save data away for later
223 formatting by blkparse. This would be useful if you want to get 
224 measurements while running specific loads.
225
226 To do this, one would specify the device (or devices) to be watched. Then 
227 go run you test cases. Stop the trace, and at your leisure utilize
228 blkparse to see the results.
229
230 In this example, devices /dev/sdaa, /dev/sdc and /dev/sdo are used in an 
231 LVM volume called adb3/vol.
232
233 \begin{verbatim}
234 % blktrace /dev/sdaa /dev/sdc /dev/sdo &
235 [1] 9713
236 %
237 % mkfs -t ext3 /dev/adb3/vol
238 mke2fs 1.35 (28-Feb-2004)
239 Filesystem label=
240 OS type: Linux
241 Block size=4096 (log=2)
242 Fragment size=4096 (log=2)
243 16793600 inodes, 33555456 blocks
244 1677772 blocks (5.00%) reserved for the super user
245 First data block=0
246 Maximum filesystem blocks=4294967296
247 1025 block groups
248 32768 blocks per group, 32768 fragments per group
249 16384 inodes per group
250 Superblock backups stored on blocks: 
251         32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208, 
252         4096000, 7962624, 11239424, 20480000, 23887872
253
254 Writing inode tables: done                            
255 Creating journal (8192 blocks): done
256 Writing superblocks and filesystem accounting information: done
257
258 This filesystem will be automatically checked every 27 mounts or
259 180 days, whichever comes first.  Use tune2fs -c or -i to override.
260 %
261 % kill -15 9713
262 \end{verbatim}
263
264 Then you could process the events later:
265
266 \begin{verbatim}
267 %
268 % blkparse sdaa sdc sdo > events
269 % less events
270   8,32   1        1     0.000000000  9728  G   R 384 + 32 [mkfs.ext3]
271   8,32   1        2     0.000001959  9728  P   R [mkfs.ext3]
272   8,32   1        3     0.000002446  9728  Q   R 384 + 32 [mkfs.ext3]
273   8,32   1        4     0.000005110  9728  D   R 384 + 32 [mkfs.ext3]
274   8,32   3        5     0.000200570     0  C   R 384 + 32 [0]
275   8,224  3        1     0.021658989  9728  G   R 384 + 32 [mkfs.ext3]
276 ...
277  65,160  3   163392    41.117070504     0  C   W 87469088 + 1376 [0]
278   8,32   3   163374    41.122683668     0  C   W 88168160 + 1376 [0]
279  65,160  3   163393    41.129952433     0  C   W 87905984 + 1376 [0]
280  65,160  3   163394    41.130049431     0  D   W 89129344 + 1376 [swapper]
281  65,160  3   163395    41.130067135     0  D   W 89216704 + 1376 [swapper]
282  65,160  3   163396    41.130083785     0  D   W 89304096 + 1376 [swapper]
283  65,160  3   163397    41.130099455     0  D   W 89391488 + 1376 [swapper]
284  65,160  3   163398    41.130114732     0  D   W 89478848 + 1376 [swapper]
285  65,160  3   163399    41.130128885     0  D   W 89481536 + 64 [swapper]
286   8,32   3   163375    41.134758196     0  C   W 86333152 + 1376 [0]
287  65,160  3   163400    41.142229726     0  C   W 89129344 + 1376 [0]
288  65,160  3   163401    41.144952314     0  C   W 89481536 + 64 [0]
289   8,32   3   163376    41.147441930     0  C   W 88342912 + 1376 [0]
290  65,160  3   163402    41.155869604     0  C   W 89478848 + 1376 [0]
291   8,32   3   163377    41.159466082     0  C   W 86245760 + 1376 [0]
292  65,160  3   163403    41.166944976     0  C   W 89216704 + 1376 [0]
293  65,160  3   163404    41.178968252     0  C   W 89304096 + 1376 [0]
294  65,160  3   163405    41.191860173     0  C   W 89391488 + 1376 [0]
295 ...
296 Events (sdo): 0 entries, 0 skips
297
298 CPU0 (65,160):
299  Reads Queued:           0,        0KiB  Writes Queued:           9,    5,520KiB
300  Read Dispatches:        0,        0KiB  Write Dispatches:        0,        0KiB
301  Reads Completed:        0,        0KiB  Writes Completed:        0,        0KiB
302  Read Merges:            0               Write Merges:          336
303  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           0
304 CPU1 (65,160):
305  Reads Queued:       2,411,   38,576KiB  Writes Queued:         769,  425,408KiB
306  Read Dispatches:    2,407,   38,512KiB  Write Dispatches:      118,   61,680KiB
307  Reads Completed:        0,        0KiB  Writes Completed:        0,        0KiB
308  Read Merges:            0               Write Merges:       25,819
309  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           4
310 CPU2 (65,160):
311  Reads Queued:           2,       32KiB  Writes Queued:          18,   10,528KiB
312  Read Dispatches:        2,       32KiB  Write Dispatches:        3,    1,344KiB
313  Reads Completed:        0,        0KiB  Writes Completed:        0,        0KiB
314  Read Merges:            0               Write Merges:          640
315  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           0
316 CPU3 (65,160):
317  Reads Queued:      20,572,  329,152KiB  Writes Queued:         594,  279,712KiB
318  Read Dispatches:   20,576,  329,216KiB  Write Dispatches:    1,474,  740,720KiB
319  Reads Completed:   22,985,  367,760KiB  Writes Completed:    1,390,  721,168KiB
320  Read Merges:            0               Write Merges:       16,888
321  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           0
322
323 Total (65,160):
324  Reads Queued:      22,985,  367,760KiB  Writes Queued:       1,390,  721,168KiB
325  Read Dispatches:   22,985,  367,760KiB  Write Dispatches:    1,595,  803,744KiB
326  Reads Completed:   22,985,  367,760KiB  Writes Completed:    1,390,  721,168KiB
327  Read Merges:            0               Write Merges:       43,683
328  IO unplugs:             0               Timer unplugs:           4
329 ...
330 \end{verbatim}
331
332 %----------------------------
333 \newpage\section{\label{sec:blktrace-ug}blktrace User Guide}
334
335 The \emph{blktrace} utility extracts event traces from the kernel (via
336 the relaying through the debug file system). Some background details
337 concerning the run-time behaviour of blktrace will help to understand some
338 of the more arcane command line options:
339
340 \begin{itemize}
341   \item blktrace receives data from the kernel in buffers passed up
342   through the debug file system (relay). Each device being traced has
343   a file created in the mounted directory for the debugfs, which defaults
344   to \emph{/sys/kernel/debug} -- this can be overridden with the \emph{-r}
345   command line argument.
346   
347   \item blktrace defaults to collecting \emph{all} events that can be
348   traced. To limit the events being captured, you can specify one or
349   more filter masks via the \emph{-a} option.
350
351   Alternatively, one may specify the entire mask utilizing a hexadecimal
352   value that is version-specific. (Requires understanding of the internal
353   representation of the filter mask.)
354
355   \item As noted above, the events are passed up via a series of buffers
356   stored into debugfs files. The size and number of buffers can be
357   specified via the \emph{-b} and \emph{-n} arguments respectively.
358
359   \item blktrace stores the extracted data into files stored in the
360   \emph{local} directory. The format of the file names is (by default)
361   \emph{device}.blktrace.\emph{cpu}, where \emph{device} is the base
362   device name (e.g, if we are tracing /dev/sda, the base device name would
363   be \emph{sda}); and \emph{cpu} identifies a CPU for the event stream.
364
365   The \emph{device} portion of the event file name can be changed via
366   the \emph{-o} option.
367
368   \item blktrace may also be run concurrently with blkparse to produce
369   \emph{live} output -- to do this specify \emph{-o -} for blktrace.
370
371   \item The default behaviour for blktrace is to run forever until explicitly killed by the user (via a control-C, or \emph{kill} utility invocation). There are two ways to modify this: 
372
373   \begin{enumerate}
374     \item You may utilize the blktrace utility itself to \emph{kill}
375     a running trace -- via the \emph{-k} option.
376
377     \item You can specify a run-time duration for blktrace via the
378     \emph{-w} option -- then blktrace will run for the specified number
379     of seconds, and then halt.
380   \end{enumerate}
381 \end{itemize}
382
383 \subsection{\label{sec:blktrace-args}Command line arguments}
384 \begin{tabular}{|l|l|l|}\hline
385 Short              & Long                       & Description \\ \hline\hline
386 -A \emph{hex-mask} & --set-mask=\emph{hex-mask} & Set filter mask to \emph{hex-mask} \\ \hline
387 -a \emph{mask}     & --act-mask=\emph{mask}     & Add \emph{mask} to current filter (see below for masks) \\ \hline
388 -b \emph{size}     & --buffer-size=\emph{size}  & Specifies buffer size for event extraction (scaled by $2^{10}$) \\ \hline
389 -d \emph{dev}      & --dev=\emph{dev}           & Adds \emph{dev} as a device to trace \\ \hline
390 -k                 & --kill                     & Kill on-going trace \\ \hline
391 -n \emph{num-sub}  & --num-sub=\emph{num-sub}   & Specifies number of buffers to use \\ \hline
392 -o \emph{file}     & --output=\emph{file}       & Prepend \emph{file} to output file name(s) \\ \hline
393 -r \emph{rel-path} & --relay=\emph{rel-path}    & Specifies debugfs mount point \\ \hline
394 -V                 & --version                  & Outputs version \\ \hline
395 -w \emph{seconds}  & --stopwatch=\emph{seconds} & Sets run time to the number of seconds specified \\ \hline
396 -I \emph{devs file}& --input-devs=\emph{devs file}& Adds devices found in \emph{devs file} to list of devices to trace. \\
397                    &                              & (One device per line.) \\ \hline
398 \end{tabular}
399
400 \subsubsection{\label{sec:filter-mask}Filter Masks}
401 The following masks may be passed with the \emph{-a} command line
402 option, multiple filters may be combined via multiple \emph{-a} command
403 line options.\smallskip
404
405 \begin{tabular}{|l|l|}\hline
406 barrier & \emph{barrier} attribute \\ \hline
407 complete & \emph{completed} by driver \\ \hline
408 fs & \emph{FS} requests \\ \hline
409 issue & \emph{issued} to driver \\ \hline
410 pc & \emph{packet command} events \\ \hline
411 queue & \emph{queue} operations \\ \hline
412 read & \emph{read} traces \\ \hline
413 requeue & \emph{requeue} operations \\ \hline
414 sync & \emph{synchronous} attribute \\ \hline
415 write & \emph{write} traces \\ \hline
416 \end{tabular}
417
418 \subsubsection{\label{sec:request-types}Request types}
419 blktrace disguingishes between two types of block layer requests,
420 file system and scsi commands. The former are dubbed \emph{fs}
421 requests, the latter \emph{pc} requests. File system requests are
422 normal read/write operations, ie any type of read or write from a
423 specific disk location at a given size. These requests typically
424 originate from a user process, but they may also be initiated by
425 the vm flushing dirty data to disk or the file system syncing
426 a super or journal block to disk. \emph{pc} requests are SCSI
427 commands. blktrace sends the command data block as a payload
428 so that blkparse can decode it.
429
430 %----------------------------
431 \newpage\section{\label{sec:blkparse-ug}blkparse User Guide}
432
433 The \emph{blkparse} utility will attempt to combine streams of events
434 for various devices on various CPUs, and produce a formatted output of
435 the event information. As with blktrace, some details concerning blkparse
436 will help in understanding the command line options presented below.
437
438 \begin{itemize}
439   \item By default, blkparse expects to run in a post-processing mode
440   -- one where the trace events have been saved by a previous run
441   of blktrace, and blkparse is combining event streams and dumping
442   formatted data. 
443
444   blkparse \emph{may} be run in a \emph{live} manner concurrently with
445   blktrace by specifying \emph{-i -} to blkparse, and combining it with
446   the live option for blktrace. An example would be:
447
448   \begin{verbatim}
449   % blktrace -d /dev/sda -o - | blkparse -i -
450   \end{verbatim}
451
452   \item You can set how many blkparse batches event reads via the
453   \emph{-b} option, the default is to handle events in batches of 512.
454
455   \item If you have saved event traces in blktrace with different output
456   names (via the \emph{-o} option to blktrace), you must specify the
457   same \emph{input} name via the \emph{-i} option.
458
459   \item The format of the output data can be controlled via the \emph{-f}
460   or \emph{-F} options -- see section~\ref{sec:blkparse-format} for details.
461
462   By default, blkparse sends formatted data to standard output. This may
463   be changed via the \emph{-o} option, or text output can be disabled
464   via the\emph{-O} option. A merged binary stream can be produced using
465   the \emph{-d} option.
466
467 \end{itemize}
468
469 \newpage\subsection{\label{sec:blkparse-args}Command line arguments}
470 \begin{tabular}{|l|l|l|}\hline
471 Short              & Long                       & Description \\ \hline\hline
472 -b \emph{batch}    & --batch={batch}            & Standard input read batching \\ \hline
473
474 -i \emph{file}     & --input=\emph{file}        & Specifies base name for input files -- default is \emph{device}.blktrace.\emph{cpu}. \\
475                    &                            & As noted above, specifying \emph{-i -} runs in \emph{live} mode with blktrace \\
476                    &                            & (reading data from standard in). \\ \hline
477
478 -F \emph{typ,fmt}  & --format=\emph{typ,fmt}    & Sets output format \\
479 -f \emph{fmt}      & --format-spec=\emph{fmt}   & (See section~\ref{sec:blkparse-format} for details.) \\ 
480                    &                            & \\
481                    &                            & The -f form specifies a format for all events \\
482                    &                            & \\
483                    &                            & The -F form allows one to specify a format for a specific \\
484                    &                            & event type. The single-character \emph{typ} field is one of the \\
485                    &                            & action specifiers in section~\ref{sec:act-table} \\ \hline
486
487
488 -m                 & --missing                  & Print missing entries\\ \hline
489
490 -h                 & --hash-by-name             & Hash processes by name, not by PID\\ \hline
491
492 -o \emph{file}     & --output=\emph{file}       & Output file \\ \hline
493 -O                 & --no-text-output           & Do \emph{not} produce text output, used for binary (-d) only \\ \hline
494
495 -d \emph{file}     & --dump-binary=\emph{file}  & Binary output file \\ \hline
496
497 -q                 & --quiet                    & Quite mode \\ \hline
498
499 -s                 & --per-program-stats        & Displays data sorted by program \\ \hline
500
501 -t                 & --track-ios                & Display time deltas per IO \\ \hline
502
503 -w \emph{span}     & --stopwatch=\emph{span}    & Display traces for the \emph{span} specified -- where span can be: \\ 
504                    &                            & \emph{end-time} -- Display traces from time 0 through \emph{end-time} (in ns) \\
505                    &                            & or \\
506                    &                            & \emph{start:end-time} -- Display traces from time \emph{start} \\
507                    &                            & through {end-time} (in ns). \\ \hline
508
509 -v                 & --verbose                  & More verbose marginal on marginal errors \\ \hline
510 -V                 & --version                  & Display version \\ \hline
511
512 \end{tabular}
513
514 \newpage
515 \subsection{\label{sec:blkparse-actions}Trace actions}
516
517 \begin{description}
518   \item[C -- complete] A previously issued request has been completed.
519   The output will detail the sector and size of that request, as well
520   as the success or failure of it.
521
522   \item[D -- issued] A request that previously resided on the block layer
523   queue or in the io scheduler has been sent to the driver.
524
525   \item[I -- inserted] A request is being sent to the io scheduler for
526   addition to the internal queue and later service by the driver. The
527   request is fully formed at this time.
528
529   \item[Q -- queued] This notes intent to queue io at the given location.
530   No real requests exists yet.
531
532   \item[B -- bounced] The data pages attached to this \emph{bio} are
533   not reachable by the hardware and must be bounced to a lower memory
534   location. This causes a big slowdown in io performance, since the data
535   must be copied to/from kernel buffers. Usually this can be fixed with
536   using better hardware - either a better io controller, or a platform
537   with an IOMMU.
538
539   \item[M -- back merge] A previously inserted request exists that ends
540   on the boundary of where this io begins, so the io scheduler can merge
541   them together.
542
543   \item[F -- front merge] Same as the back merge, except this io ends
544   where a previously inserted requests starts.
545
546   \item[G -- get request] To send any type of request to a block device,
547   a \emph{struct request} container must be allocated first.
548
549   \item[S -- sleep] No available request structures were available, so
550   the issuer has to wait for one to be freed.
551
552   \item[P -- plug] When io is queued to a previously empty block device
553   queue, Linux will plug the queue in anticipation of future ios being
554   added before this data is needed.
555
556   \item[U -- unplug] Some request data already queued in the device,
557   start sending requests to the driver. This may happen automatically
558   if a timeout period has passed (see next entry) or if a number of
559   requests have been added to the queue.
560
561   \item[T -- unplug due to timer] If nobody requests the io that was queued
562   after plugging the queue, Linux will automatically unplug it after a
563   defined period has passed.
564
565   \item[X -- split] On raid or device mapper setups, an incoming io may
566   straddle a device or internal zone and needs to be chopped up into
567   smaller pieces for service. This may indicate a performance problem due
568   to a bad setup of that raid/dm device, but may also just be part of
569   normal boundary conditions. dm is notably bad at this and will clone
570   lots of io.
571
572   \item[A -- remap] For stacked devices, incoming io is remapped to device
573   below it in the io stack. The remap action details what exactly is
574   being remapped to what.
575
576 \end{description}
577
578 \subsection{\label{sec:blkparse-format}Output Description and Formatting}
579
580 The output from blkparse can be tailored for specific use - in particular,
581 to ease parsing of output, and/or limit output fields to those the user
582 wants to see. The data for fields which can be output include:
583
584 \smallskip
585 \begin{tabular}{|l|l|}\hline
586 Field    & Description \\
587 Specifier & \\ \hline\hline
588 \emph{a} & Action, a (small) string (1 or 2 characters) -- see table below for more details \\ \hline
589 \emph{c} & CPU id \\ \hline
590 \emph{C} & Command \\ \hline
591 \emph{d} & RWBS field, a (small) string (1-3 characters)  -- see section below for more details \\ \hline
592 \emph{D} & 7-character string containing the major and minor numbers of
593 the event's device \\
594          & (separated by a comma). \\ \hline
595 \emph{e} & Error value \\ \hline
596 \emph{m} & Minor number of event's device. \\ \hline
597 \emph{M} & Major number of event's device. \\ \hline
598 \emph{n} & Number of blocks \\ \hline
599 \emph{N} & Number of bytes \\ \hline
600 \emph{p} & Process ID \\ \hline
601 \emph{P} & Display packet data -- series of hexadecimal values\\ \hline
602 \emph{s} & Sequence numbers \\ \hline
603 \emph{S} & Sector number \\ \hline
604 \emph{t} & Time stamp (nanoseconds) \\ \hline
605 \emph{T} & Time stamp (seconds) \\ \hline
606 \emph{u} & Elapsed value in microseconds (\emph{-t} command line option) \\ \hline
607 \emph{U} & Payload unsigned integer \\ \hline
608 \end{tabular}
609
610 Note that the user can optionally specify field display width, and
611 optionally a left-aligned specifier. These precede field specifiers,
612 with a '\%' character, followed by the optional left-alignment specifer
613 (-) followed by the width (a decimal number) and then the field.
614
615 Thus, to specify the command in a 12-character field that is left aligned:
616
617 \begin{verbatim}
618 -f "%-12C"
619 \end{verbatim}
620
621 \newpage
622 \subsubsection{\label{sec:act-table}Action Table}
623 The following table shows the various actions which may be output.
624
625 \begin{tabular}{|l|l|}\hline
626 Act & Description \\ \hline\hline
627 A & IO was remapped to a different device \\ \hline
628 B & IO bounced \\ \hline
629 C & IO completion \\ \hline
630 D & IO issued to driver \\ \hline
631 F & IO front merged with request on queue \\ \hline
632 G & Get request \\ \hline
633 I & IO inserted onto request queue \\ \hline
634 M & IO back merged with request on queue \\ \hline
635 P & Plug request \\ \hline
636 Q & IO handled by request queue code \\ \hline
637 S & Sleep request \\ \hline
638 T & Unplug due to timeout \\ \hline
639 U & Unplug request \\ \hline
640 X & Split \\ \hline
641 \end{tabular}
642
643 \subsubsection{\label{sec:act-table}RWBS Description}
644 This is a small string containing at least one character ('R' for read,
645 'W' for write operation), and optionally either a 'B' (for barrier
646 operations) or 'S' (for synchronous operations).
647
648 \subsubsection{\label{sec:default-output}Default output}
649
650 The standard \emph{header} (or initial fields displayed) include:
651
652 \begin{verbatim}
653 "%D %2c %8s %5T.%9t %5p %2a %3d "
654 \end{verbatim}
655
656 Breaking this down:
657
658 \begin{description}
659   \item[\%D] Displays the event's device major/minor as: \%3d,\%-3d.
660   \item[\%2c] CPU ID (2-character field).
661   \item[\%8s] Sequence number
662   \item[\%5T.\%9t] 5-charcter field for the seconds portion of the
663   time stamp and a 9-character field for the nanoseconds in the time stamp.
664   \item[\%5p] 5-character field for the process ID.
665   \item[\%2a] 2-character field for one of the actions.
666   \item[\%3d] 3-character field for the RWBS data.
667 \end{description}
668
669 Seeing this in action:
670
671 \begin{verbatim}
672   8,0    3        1     0.000000000   697  G   W 223490 + 8 [kjournald]
673 \end{verbatim}
674
675 The header is the data in this line up to the 223490 (starting block). 
676
677 The default output for all event types includes this header.
678
679 \paragraph{Default output per action}
680
681 \begin{description}
682   \item[C -- complete] If a payload is present, this is presented between
683   parenthesis following the header, followed by the error value. 
684
685   If no payload is present, the sector and number of blocks are presented
686   (with an intervening plus (+) character). If the \emph{-t} option
687   was specified, then the elapsed time is presented. In either case,
688   it is followed by the error value for the completion.
689
690   \item[D -- issued]
691   \item[I -- inserted]
692   \item[Q -- queued]
693   \item[B -- bounced] If a payload is present, the number of payload bytes
694   is output, followed by the payload in hexadecimal between parenthesis.
695
696   If no payload is present, the sector and number of blocks are presented
697   (with an intervening plus (+) character). If the \emph{-t} option was
698   specified, then the elapsed time is presented (in parenthesis). In
699   either case, it is followed by the command associated with the event
700   (surrounded by square brackets).
701
702   \item[M -- back merge]
703   \item[F -- front merge]
704   \item[G -- get request]
705   \item[S -- sleep] The starting sector and number of blocks is output
706   (with an intervening plus (+) character), followed by the command
707   associated with the event (surrounded by square brackets).
708
709   \item[P -- plug] The command associated with the event (surrounded by
710   square brackets) is output.
711
712   \item[U -- unplug]
713   \item[T -- unplug due to timer] The command associated with the event
714   (surrounded by square brackets) is output, followed by the number of
715   requests outstanding.
716
717   \item[X -- split] The original starting sector followed by the new
718   sector (separated by a slash (/) is output, followed by the command
719   associated with the event (surrounded by square brackets).
720
721   \item[A -- remap] Sector and length is output, along with the original
722   device and sector offset.
723
724 \end{description}
725
726 %------------------------------
727 \newpage
728 \newpage\section*{\label{sec:blktrace-kg}Appendix: blktrace Kernel Guide}
729
730 The blktrace facility provides an efficient event transfer mechanism which
731 supplies block IO layer state transition data via the relay
732 filesystem. This section provides some details as to the interfaces
733 blktrace utilizes in the kernel to effect this. It is good background data
734 to help understand some of the outputs and command-line options above.
735
736 \subsection{blktrace.h Definitions}
737 Files which include $<linux/blktrace.h>$ are supplied with the following
738 definitions:
739
740 \subsubsection{Trace Action Specifiers}
741 \begin{tabular}{|l|l|}\hline
742   BLK\_TA\_QUEUE & (RQ) Command queued to request\_queue. \\
743                  & (BIO) Command queued by elevator. \\ \hline
744   BLK\_TA\_BACKMERGE & Back merging elevator operation \\ \hline
745   BLK\_TA\_FRONTMERGE & Front merging elevator operation \\ \hline
746   BLK\_TA\_GETRQ & Free request retrieved. \\ \hline
747   BLK\_TA\_SLEEPRQ & No requests available, device unplugged. \\ \hline
748   BLK\_TA\_REQUEUE & Request requeued. \\ \hline
749   BLK\_TA\_ISSUE & Command set to driver for request\_queue. \\ \hline
750   BLK\_TA\_COMPLETE & Command completed by driver. \\ \hline
751   BLK\_TA\_PLUG & Device is plugged \\ \hline
752   BLK\_TA\_UNPLUG\_IO & Unplug device as IO is made available. \\ \hline
753   BLK\_TA\_UNPLUG\_TIMER & Unplug device after timer expired. \\ \hline
754   BLK\_TA\_INSERT & Insert request into queue. \\ \hline
755   BLK\_TA\_SPLIT & BIO split into 2 or more requests. \\ \hline
756   BLK\_TA\_BOUNCE & BIO was bounced \\ \hline
757   BLK\_TA\_REMAP & BIO was remapped \\ \hline
758 \end{tabular}
759
760 %..........................................
761 \subsection{blktrace.h Routines}
762 Files which include $<linux/blktrace.h>$ are supplied with the following
763 kernel routine invocable interfaces:
764
765 \begin{description}
766   \item[blk\_add\_trace\_rq(struct request\_queue *q, struct request\_queue 
767                                                                 *rq, u32 what)]
768         Adds a trace event describing the state change of the passed in
769         request\_queue. The \emph{what} parameter describes the change in
770         the request\_queue state, and is one of the request queue action 
771         specifiers -- BLK\_TA\_QUEUE, BLK\_TA\_REQUEUE, BLK\_TA\_ISSUE,
772         or BLK\_TA\_COMPLETE.
773
774   \item[blk\_add\_trace\_bio(struct request\_queue *q, struct bio *bio, 
775                                                                 u32 what)]
776         Adds a trace event for the BIO passed in. The \emph{what} parameter
777         describes the action being performed on the BIO, and is one of
778         BLK\_TA\_BACKMERGE, BLK\_TA\_FRONTMERGE, or BLK\_TA\_QUEUE.
779
780   \item[blk\_add\_trace\_generic(struct request\_queue *q, struct bio *bio, 
781                                                         int rw, u32 what)]
782         Adds a \emph{generic} trace event -- not one of the request queue
783         or BIO traces. The \emph{what} parameter describes the action being 
784         performed on the BIO (if bio is non-NULL), and is one of
785         BLK\_TA\_PLUG, BLK\_TA\_GETRQ or BLK\_TA\_SLEEPRQ.
786
787   \item[blk\_add\_trace\_pdu\_int(struct request\_queue *q, u32 what,
788                                                                 u32 pdu)]
789         Adds a trace with some payload data -- in this case, an unsigned
790         32-bit entity (the \emph{pdu} parameter). The \emph{what} parameter
791         describes the nature of the payload, and is one of
792         BLK\_TA\_UNPLUG\_IO or BLK\_TA\_UNPLUG\_TIMER.
793
794   \item[blk\_add\_trace\_remap(struct request\_queue *q, struct bio  *bio,
795                                                 dev\_t dev, sector\_t sector)]
796         Adds a trace with a remap event. \emph{dev} and \emph{sector} denote
797         the original device this \emph{bio} was mapped from.
798
799
800 \end{description}
801 \end{document}