Documentation/vm/kmemtrace.txt

   1                         kmemtrace - Kernel Memory Tracer
   2
   3                           by Eduard - Gabriel Munteanu
   4                              <eduard.munteanu@linux360.ro>
   5
   6 I. Introduction
   7 ===============
   8
   9 kmemtrace helps kernel developers figure out two things:
  10 1) how different allocators (SLAB, SLUB etc.) perform
  11 2) how kernel code allocates memory and how much
  12
  13 To do this, we trace every allocation and export information to the userspace
  14 through the relay interface. We export things such as the number of requested
  15 bytes, the number of bytes actually allocated (i.e. including internal
  16 fragmentation), whether this is a slab allocation or a plain kmalloc() and so
  17 on.
  18
  19 The actual analysis is performed by a userspace tool (see section III for
  20 details on where to get it from). It logs the data exported by the kernel,
  21 processes it and (as of writing this) can provide the following information:
  22 - the total amount of memory allocated and fragmentation per call-site
  23 - the amount of memory allocated and fragmentation per allocation
  24 - total memory allocated and fragmentation in the collected dataset
  25 - number of cross-CPU allocation and frees (makes sense in NUMA environments)
  26
  27 Moreover, it can potentially find inconsistent and erroneous behavior in
  28 kernel code, such as using slab free functions on kmalloc'ed memory or
  29 allocating less memory than requested (but not truly failed allocations).
  30
  31 kmemtrace also makes provisions for tracing on some arch and analysing the
  32 data on another.
  33
  34 II. Design and goals
  35 ====================
  36
  37 kmemtrace was designed to handle rather large amounts of data. Thus, it uses
  38 the relay interface to export whatever is logged to userspace, which then
  39 stores it. Analysis and reporting is done asynchronously, that is, after the
  40 data is collected and stored. By design, it allows one to log and analyse
  41 on different machines and different arches.
  42
  43 As of writing this, the ABI is not considered stable, though it might not
  44 change much. However, no guarantees are made about compatibility yet. When
  45 deemed stable, the ABI should still allow easy extension while maintaining
  46 backward compatibility. This is described further in Documentation/ABI.
  47
  48 Summary of design goals:
  49         - allow logging and analysis to be done across different machines
  50         - be fast and anticipate usage in high-load environments (*)
  51         - be reasonably extensible
  52         - make it possible for GNU/Linux distributions to have kmemtrace
  53         included in their repositories
  54
  55 (*) - one of the reasons Pekka Enberg's original userspace data analysis
  56     tool's code was rewritten from Perl to C (although this is more than a
  57     simple conversion)
  58
  59
  60 III. Quick usage guide
  61 ======================
  62
  63 1) Get a kernel that supports kmemtrace and build it accordingly (i.e. enable
  64 CONFIG_KMEMTRACE).
  65
  66 2) Get the userspace tool and build it:
  67 $ git-clone git://repo.or.cz/kmemtrace-user.git         # current repository
  68 $ cd kmemtrace-user/
  69 $ ./autogen.sh
  70 $ ./configure
  71 $ make
  72
  73 3) Boot the kmemtrace-enabled kernel if you haven't, preferably in the
  74 'single' runlevel (so that relay buffers don't fill up easily), and run
  75 kmemtrace:
  76 # '$' does not mean user, but root here.
  77 $ mount -t debugfs none /sys/kernel/debug
  78 $ mount -t proc none /proc
  79 $ cd path/to/kmemtrace-user/
  80 $ ./kmemtraced
  81 Wait a bit, then stop it with CTRL+C.
  82 $ cat /sys/kernel/debug/kmemtrace/total_overruns        # Check if we didn't
  83                                                         # overrun, should
  84                                                         # be zero.
  85 $ (Optionally) [Run kmemtrace_check separately on each cpu[0-9]*.out file to
  86                 check its correctness]
  87 $ ./kmemtrace-report
  88
  89 Now you should have a nice and short summary of how the allocator performs.
  90
  91 IV. FAQ and known issues
  92 ========================
  93
  94 Q: 'cat /sys/kernel/debug/kmemtrace/total_overruns' is non-zero, how do I fix
  95 this? Should I worry?
  96 A: If it's non-zero, this affects kmemtrace's accuracy, depending on how
  97 large the number is. You can fix it by supplying a higher
  98 'kmemtrace.subbufs=N' kernel parameter.
  99 ---
 100
 101 Q: kmemtrace_check reports errors, how do I fix this? Should I worry?
 102 A: This is a bug and should be reported. It can occur for a variety of
 103 reasons:
 104         - possible bugs in relay code
 105         - possible misuse of relay by kmemtrace
 106         - timestamps being collected unorderly
 107 Or you may fix it yourself and send us a patch.
 108 ---
 109
 110 Q: kmemtrace_report shows many errors, how do I fix this? Should I worry?
 111 A: This is a known issue and I'm working on it. These might be true errors
 112 in kernel code, which may have inconsistent behavior (e.g. allocating memory
 113 with kmem_cache_alloc() and freeing it with kfree()). Pekka Enberg pointed
 114 out this behavior may work with SLAB, but may fail with other allocators.
 115
 116 It may also be due to lack of tracing in some unusual allocator functions.
 117
 118 We don't want bug reports regarding this issue yet.
 119 ---
 120
 121 V. See also
 122 ===========
 123
 124 Documentation/kernel-parameters.txt
 125 Documentation/ABI/testing/debugfs-kmemtrace
 126