Documentation/trace/events-kmem.rst

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   2 Subsystem Trace Points: kmem
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   5 The kmem tracing system captures events related to object and page allocation
   6 within the kernel. Broadly speaking there are five major subheadings.
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   8   - Slab allocation of small objects of unknown type (kmalloc)
   9   - Slab allocation of small objects of known type
  10   - Page allocation
  11   - Per-CPU Allocator Activity
  12   - External Fragmentation
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  14 This document describes what each of the tracepoints is and why they
  15 might be useful.
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  17 1. Slab allocation of small objects of unknown type
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  21   kmalloc               call_site=%lx ptr=%p bytes_req=%zu bytes_alloc=%zu gfp_flags=%s
  22   kmalloc_node  call_site=%lx ptr=%p bytes_req=%zu bytes_alloc=%zu gfp_flags=%s node=%d
  23   kfree         call_site=%lx ptr=%p
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  25 Heavy activity for these events may indicate that a specific cache is
  26 justified, particularly if kmalloc slab pages are getting significantly
  27 internal fragmented as a result of the allocation pattern. By correlating
  28 kmalloc with kfree, it may be possible to identify memory leaks and where
  29 the allocation sites were.
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  32 2. Slab allocation of small objects of known type
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  36   kmem_cache_alloc      call_site=%lx ptr=%p bytes_req=%zu bytes_alloc=%zu gfp_flags=%s
  37   kmem_cache_alloc_node call_site=%lx ptr=%p bytes_req=%zu bytes_alloc=%zu gfp_flags=%s node=%d
  38   kmem_cache_free               call_site=%lx ptr=%p
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  40 These events are similar in usage to the kmalloc-related events except that
  41 it is likely easier to pin the event down to a specific cache. At the time
  42 of writing, no information is available on what slab is being allocated from,
  43 but the call_site can usually be used to extrapolate that information.
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  45 3. Page allocation
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  49   mm_page_alloc           page=%p pfn=%lu order=%d migratetype=%d gfp_flags=%s
  50   mm_page_alloc_zone_locked page=%p pfn=%lu order=%u migratetype=%d cpu=%d percpu_refill=%d
  51   mm_page_free            page=%p pfn=%lu order=%d
  52   mm_page_free_batched    page=%p pfn=%lu order=%d cold=%d
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  54 These four events deal with page allocation and freeing. mm_page_alloc is
  55 a simple indicator of page allocator activity. Pages may be allocated from
  56 the per-CPU allocator (high performance) or the buddy allocator.
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  58 If pages are allocated directly from the buddy allocator, the
  59 mm_page_alloc_zone_locked event is triggered. This event is important as high
  60 amounts of activity imply high activity on the zone->lock. Taking this lock
  61 impairs performance by disabling interrupts, dirtying cache lines between
  62 CPUs and serialising many CPUs.
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  64 When a page is freed directly by the caller, the only mm_page_free event
  65 is triggered. Significant amounts of activity here could indicate that the
  66 callers should be batching their activities.
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  68 When pages are freed in batch, the also mm_page_free_batched is triggered.
  69 Broadly speaking, pages are taken off the LRU lock in bulk and
  70 freed in batch with a page list. Significant amounts of activity here could
  71 indicate that the system is under memory pressure and can also indicate
  72 contention on the zone->lru_lock.
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  74 4. Per-CPU Allocator Activity
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  78   mm_page_alloc_zone_locked     page=%p pfn=%lu order=%u migratetype=%d cpu=%d percpu_refill=%d
  79   mm_page_pcpu_drain            page=%p pfn=%lu order=%d cpu=%d migratetype=%d
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  81 In front of the page allocator is a per-cpu page allocator. It exists only
  82 for order-0 pages, reduces contention on the zone->lock and reduces the
  83 amount of writing on struct page.
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  85 When a per-CPU list is empty or pages of the wrong type are allocated,
  86 the zone->lock will be taken once and the per-CPU list refilled. The event
  87 triggered is mm_page_alloc_zone_locked for each page allocated with the
  88 event indicating whether it is for a percpu_refill or not.
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  90 When the per-CPU list is too full, a number of pages are freed, each one
  91 which triggers a mm_page_pcpu_drain event.
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  93 The individual nature of the events is so that pages can be tracked
  94 between allocation and freeing. A number of drain or refill pages that occur
  95 consecutively imply the zone->lock being taken once. Large amounts of per-CPU
  96 refills and drains could imply an imbalance between CPUs where too much work
  97 is being concentrated in one place. It could also indicate that the per-CPU
  98 lists should be a larger size. Finally, large amounts of refills on one CPU
  99 and drains on another could be a factor in causing large amounts of cache
 100 line bounces due to writes between CPUs and worth investigating if pages
 101 can be allocated and freed on the same CPU through some algorithm change.
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 103 5. External Fragmentation
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 107   mm_page_alloc_extfrag         page=%p pfn=%lu alloc_order=%d fallback_order=%d pageblock_order=%d alloc_migratetype=%d fallback_migratetype=%d fragmenting=%d change_ownership=%d
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 109 External fragmentation affects whether a high-order allocation will be
 110 successful or not. For some types of hardware, this is important although
 111 it is avoided where possible. If the system is using huge pages and needs
 112 to be able to resize the pool over the lifetime of the system, this value
 113 is important.
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 115 Large numbers of this event implies that memory is fragmenting and
 116 high-order allocations will start failing at some time in the future. One
 117 means of reducing the occurrence of this event is to increase the size of
 118 min_free_kbytes in increments of 3*pageblock_size*nr_online_nodes where
 119 pageblock_size is usually the size of the default hugepage size.