Merge branch 'for-next' of master.kernel.org:/pub/scm/linux/kernel/git/balbi/usb...
[zen-stable.git] / Documentation / trace / ftrace.txt
blob1ebc24cf9a55af0bf1b9607d1b452e2f828ab601
1                 ftrace - Function Tracer
2                 ========================
4 Copyright 2008 Red Hat Inc.
5    Author:   Steven Rostedt <srostedt@redhat.com>
6   License:   The GNU Free Documentation License, Version 1.2
7                (dual licensed under the GPL v2)
8 Reviewers:   Elias Oltmanns, Randy Dunlap, Andrew Morton,
9              John Kacur, and David Teigland.
10 Written for: 2.6.28-rc2
12 Introduction
13 ------------
15 Ftrace is an internal tracer designed to help out developers and
16 designers of systems to find what is going on inside the kernel.
17 It can be used for debugging or analyzing latencies and
18 performance issues that take place outside of user-space.
20 Although ftrace is the function tracer, it also includes an
21 infrastructure that allows for other types of tracing. Some of
22 the tracers that are currently in ftrace include a tracer to
23 trace context switches, the time it takes for a high priority
24 task to run after it was woken up, the time interrupts are
25 disabled, and more (ftrace allows for tracer plugins, which
26 means that the list of tracers can always grow).
29 Implementation Details
30 ----------------------
32 See ftrace-design.txt for details for arch porters and such.
35 The File System
36 ---------------
38 Ftrace uses the debugfs file system to hold the control files as
39 well as the files to display output.
41 When debugfs is configured into the kernel (which selecting any ftrace
42 option will do) the directory /sys/kernel/debug will be created. To mount
43 this directory, you can add to your /etc/fstab file:
45  debugfs       /sys/kernel/debug          debugfs defaults        0       0
47 Or you can mount it at run time with:
49  mount -t debugfs nodev /sys/kernel/debug
51 For quicker access to that directory you may want to make a soft link to
52 it:
54  ln -s /sys/kernel/debug /debug
56 Any selected ftrace option will also create a directory called tracing
57 within the debugfs. The rest of the document will assume that you are in
58 the ftrace directory (cd /sys/kernel/debug/tracing) and will only concentrate
59 on the files within that directory and not distract from the content with
60 the extended "/sys/kernel/debug/tracing" path name.
62 That's it! (assuming that you have ftrace configured into your kernel)
64 After mounting the debugfs, you can see a directory called
65 "tracing".  This directory contains the control and output files
66 of ftrace. Here is a list of some of the key files:
69  Note: all time values are in microseconds.
71   current_tracer:
73         This is used to set or display the current tracer
74         that is configured.
76   available_tracers:
78         This holds the different types of tracers that
79         have been compiled into the kernel. The
80         tracers listed here can be configured by
81         echoing their name into current_tracer.
83   tracing_on:
85         This sets or displays whether writing to the trace
86         ring buffer is enabled. Echo 0 into this file to disable
87         the tracer or 1 to enable it.
89   trace:
91         This file holds the output of the trace in a human
92         readable format (described below).
94   trace_pipe:
96         The output is the same as the "trace" file but this
97         file is meant to be streamed with live tracing.
98         Reads from this file will block until new data is
99         retrieved.  Unlike the "trace" file, this file is a
100         consumer. This means reading from this file causes
101         sequential reads to display more current data. Once
102         data is read from this file, it is consumed, and
103         will not be read again with a sequential read. The
104         "trace" file is static, and if the tracer is not
105         adding more data,they will display the same
106         information every time they are read.
108   trace_options:
110         This file lets the user control the amount of data
111         that is displayed in one of the above output
112         files.
114   tracing_max_latency:
116         Some of the tracers record the max latency.
117         For example, the time interrupts are disabled.
118         This time is saved in this file. The max trace
119         will also be stored, and displayed by "trace".
120         A new max trace will only be recorded if the
121         latency is greater than the value in this
122         file. (in microseconds)
124   buffer_size_kb:
126         This sets or displays the number of kilobytes each CPU
127         buffer can hold. The tracer buffers are the same size
128         for each CPU. The displayed number is the size of the
129         CPU buffer and not total size of all buffers. The
130         trace buffers are allocated in pages (blocks of memory
131         that the kernel uses for allocation, usually 4 KB in size).
132         If the last page allocated has room for more bytes
133         than requested, the rest of the page will be used,
134         making the actual allocation bigger than requested.
135         ( Note, the size may not be a multiple of the page size
136           due to buffer management overhead. )
138         This can only be updated when the current_tracer
139         is set to "nop".
141   tracing_cpumask:
143         This is a mask that lets the user only trace
144         on specified CPUS. The format is a hex string
145         representing the CPUS.
147   set_ftrace_filter:
149         When dynamic ftrace is configured in (see the
150         section below "dynamic ftrace"), the code is dynamically
151         modified (code text rewrite) to disable calling of the
152         function profiler (mcount). This lets tracing be configured
153         in with practically no overhead in performance.  This also
154         has a side effect of enabling or disabling specific functions
155         to be traced. Echoing names of functions into this file
156         will limit the trace to only those functions.
158         This interface also allows for commands to be used. See the
159         "Filter commands" section for more details.
161   set_ftrace_notrace:
163         This has an effect opposite to that of
164         set_ftrace_filter. Any function that is added here will not
165         be traced. If a function exists in both set_ftrace_filter
166         and set_ftrace_notrace, the function will _not_ be traced.
168   set_ftrace_pid:
170         Have the function tracer only trace a single thread.
172   set_graph_function:
174         Set a "trigger" function where tracing should start
175         with the function graph tracer (See the section
176         "dynamic ftrace" for more details).
178   available_filter_functions:
180         This lists the functions that ftrace
181         has processed and can trace. These are the function
182         names that you can pass to "set_ftrace_filter" or
183         "set_ftrace_notrace". (See the section "dynamic ftrace"
184         below for more details.)
187 The Tracers
188 -----------
190 Here is the list of current tracers that may be configured.
192   "function"
194         Function call tracer to trace all kernel functions.
196   "function_graph"
198         Similar to the function tracer except that the
199         function tracer probes the functions on their entry
200         whereas the function graph tracer traces on both entry
201         and exit of the functions. It then provides the ability
202         to draw a graph of function calls similar to C code
203         source.
205   "irqsoff"
207         Traces the areas that disable interrupts and saves
208         the trace with the longest max latency.
209         See tracing_max_latency. When a new max is recorded,
210         it replaces the old trace. It is best to view this
211         trace with the latency-format option enabled.
213   "preemptoff"
215         Similar to irqsoff but traces and records the amount of
216         time for which preemption is disabled.
218   "preemptirqsoff"
220         Similar to irqsoff and preemptoff, but traces and
221         records the largest time for which irqs and/or preemption
222         is disabled.
224   "wakeup"
226         Traces and records the max latency that it takes for
227         the highest priority task to get scheduled after
228         it has been woken up.
230   "hw-branch-tracer"
232         Uses the BTS CPU feature on x86 CPUs to traces all
233         branches executed.
235   "nop"
237         This is the "trace nothing" tracer. To remove all
238         tracers from tracing simply echo "nop" into
239         current_tracer.
242 Examples of using the tracer
243 ----------------------------
245 Here are typical examples of using the tracers when controlling
246 them only with the debugfs interface (without using any
247 user-land utilities).
249 Output format:
250 --------------
252 Here is an example of the output format of the file "trace"
254                              --------
255 # tracer: function
257 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
258 #              | |      |          |         |
259             bash-4251  [01] 10152.583854: path_put <-path_walk
260             bash-4251  [01] 10152.583855: dput <-path_put
261             bash-4251  [01] 10152.583855: _atomic_dec_and_lock <-dput
262                              --------
264 A header is printed with the tracer name that is represented by
265 the trace. In this case the tracer is "function". Then a header
266 showing the format. Task name "bash", the task PID "4251", the
267 CPU that it was running on "01", the timestamp in <secs>.<usecs>
268 format, the function name that was traced "path_put" and the
269 parent function that called this function "path_walk". The
270 timestamp is the time at which the function was entered.
272 Latency trace format
273 --------------------
275 When the latency-format option is enabled, the trace file gives
276 somewhat more information to see why a latency happened.
277 Here is a typical trace.
279 # tracer: irqsoff
281 irqsoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
282 --------------------------------------------------------------------
283  latency: 97 us, #3/3, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
284     -----------------
285     | task: swapper-0 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
286     -----------------
287  => started at: apic_timer_interrupt
288  => ended at:   do_softirq
290 #                _------=> CPU#
291 #               / _-----=> irqs-off
292 #              | / _----=> need-resched
293 #              || / _---=> hardirq/softirq
294 #              ||| / _--=> preempt-depth
295 #              |||| /
296 #              |||||     delay
297 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
298 #     \   /    |||||   \   |   /
299   <idle>-0     0d..1    0us+: trace_hardirqs_off_thunk (apic_timer_interrupt)
300   <idle>-0     0d.s.   97us : __do_softirq (do_softirq)
301   <idle>-0     0d.s1   98us : trace_hardirqs_on (do_softirq)
304 This shows that the current tracer is "irqsoff" tracing the time
305 for which interrupts were disabled. It gives the trace version
306 and the version of the kernel upon which this was executed on
307 (2.6.26-rc8). Then it displays the max latency in microsecs (97
308 us). The number of trace entries displayed and the total number
309 recorded (both are three: #3/3). The type of preemption that was
310 used (PREEMPT). VP, KP, SP, and HP are always zero and are
311 reserved for later use. #P is the number of online CPUS (#P:2).
313 The task is the process that was running when the latency
314 occurred. (swapper pid: 0).
316 The start and stop (the functions in which the interrupts were
317 disabled and enabled respectively) that caused the latencies:
319   apic_timer_interrupt is where the interrupts were disabled.
320   do_softirq is where they were enabled again.
322 The next lines after the header are the trace itself. The header
323 explains which is which.
325   cmd: The name of the process in the trace.
327   pid: The PID of that process.
329   CPU#: The CPU which the process was running on.
331   irqs-off: 'd' interrupts are disabled. '.' otherwise.
332             Note: If the architecture does not support a way to
333                   read the irq flags variable, an 'X' will always
334                   be printed here.
336   need-resched: 'N' task need_resched is set, '.' otherwise.
338   hardirq/softirq:
339         'H' - hard irq occurred inside a softirq.
340         'h' - hard irq is running
341         's' - soft irq is running
342         '.' - normal context.
344   preempt-depth: The level of preempt_disabled
346 The above is mostly meaningful for kernel developers.
348   time: When the latency-format option is enabled, the trace file
349         output includes a timestamp relative to the start of the
350         trace. This differs from the output when latency-format
351         is disabled, which includes an absolute timestamp.
353   delay: This is just to help catch your eye a bit better. And
354          needs to be fixed to be only relative to the same CPU.
355          The marks are determined by the difference between this
356          current trace and the next trace.
357           '!' - greater than preempt_mark_thresh (default 100)
358           '+' - greater than 1 microsecond
359           ' ' - less than or equal to 1 microsecond.
361   The rest is the same as the 'trace' file.
364 trace_options
365 -------------
367 The trace_options file is used to control what gets printed in
368 the trace output. To see what is available, simply cat the file:
370   cat trace_options
371   print-parent nosym-offset nosym-addr noverbose noraw nohex nobin \
372   noblock nostacktrace nosched-tree nouserstacktrace nosym-userobj
374 To disable one of the options, echo in the option prepended with
375 "no".
377   echo noprint-parent > trace_options
379 To enable an option, leave off the "no".
381   echo sym-offset > trace_options
383 Here are the available options:
385   print-parent - On function traces, display the calling (parent)
386                  function as well as the function being traced.
388   print-parent:
389    bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul <-strict_strtoul
391   noprint-parent:
392    bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul
395   sym-offset - Display not only the function name, but also the
396                offset in the function. For example, instead of
397                seeing just "ktime_get", you will see
398                "ktime_get+0xb/0x20".
400   sym-offset:
401    bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul+0x6/0xa0
403   sym-addr - this will also display the function address as well
404              as the function name.
406   sym-addr:
407    bash-4000  [01]  1477.606694: simple_strtoul <c0339346>
409   verbose - This deals with the trace file when the
410             latency-format option is enabled.
412     bash  4000 1 0 00000000 00010a95 [58127d26] 1720.415ms \
413     (+0.000ms): simple_strtoul (strict_strtoul)
415   raw - This will display raw numbers. This option is best for
416         use with user applications that can translate the raw
417         numbers better than having it done in the kernel.
419   hex - Similar to raw, but the numbers will be in a hexadecimal
420         format.
422   bin - This will print out the formats in raw binary.
424   block - TBD (needs update)
426   stacktrace - This is one of the options that changes the trace
427                itself. When a trace is recorded, so is the stack
428                of functions. This allows for back traces of
429                trace sites.
431   userstacktrace - This option changes the trace. It records a
432                    stacktrace of the current userspace thread.
434   sym-userobj - when user stacktrace are enabled, look up which
435                 object the address belongs to, and print a
436                 relative address. This is especially useful when
437                 ASLR is on, otherwise you don't get a chance to
438                 resolve the address to object/file/line after
439                 the app is no longer running
441                 The lookup is performed when you read
442                 trace,trace_pipe. Example:
444                 a.out-1623  [000] 40874.465068: /root/a.out[+0x480] <-/root/a.out[+0
445 x494] <- /root/a.out[+0x4a8] <- /lib/libc-2.7.so[+0x1e1a6]
447   sched-tree - trace all tasks that are on the runqueue, at
448                every scheduling event. Will add overhead if
449                there's a lot of tasks running at once.
451   latency-format - This option changes the trace. When
452                    it is enabled, the trace displays
453                    additional information about the
454                    latencies, as described in "Latency
455                    trace format".
457   overwrite - This controls what happens when the trace buffer is
458               full. If "1" (default), the oldest events are
459               discarded and overwritten. If "0", then the newest
460               events are discarded.
462 ftrace_enabled
463 --------------
465 The following tracers (listed below) give different output
466 depending on whether or not the sysctl ftrace_enabled is set. To
467 set ftrace_enabled, one can either use the sysctl function or
468 set it via the proc file system interface.
470   sysctl kernel.ftrace_enabled=1
472  or
474   echo 1 > /proc/sys/kernel/ftrace_enabled
476 To disable ftrace_enabled simply replace the '1' with '0' in the
477 above commands.
479 When ftrace_enabled is set the tracers will also record the
480 functions that are within the trace. The descriptions of the
481 tracers will also show an example with ftrace enabled.
484 irqsoff
485 -------
487 When interrupts are disabled, the CPU can not react to any other
488 external event (besides NMIs and SMIs). This prevents the timer
489 interrupt from triggering or the mouse interrupt from letting
490 the kernel know of a new mouse event. The result is a latency
491 with the reaction time.
493 The irqsoff tracer tracks the time for which interrupts are
494 disabled. When a new maximum latency is hit, the tracer saves
495 the trace leading up to that latency point so that every time a
496 new maximum is reached, the old saved trace is discarded and the
497 new trace is saved.
499 To reset the maximum, echo 0 into tracing_max_latency. Here is
500 an example:
502  # echo irqsoff > current_tracer
503  # echo latency-format > trace_options
504  # echo 0 > tracing_max_latency
505  # echo 1 > tracing_on
506  # ls -ltr
507  [...]
508  # echo 0 > tracing_on
509  # cat trace
510 # tracer: irqsoff
512 irqsoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26
513 --------------------------------------------------------------------
514  latency: 12 us, #3/3, CPU#1 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
515     -----------------
516     | task: bash-3730 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
517     -----------------
518  => started at: sys_setpgid
519  => ended at:   sys_setpgid
521 #                _------=> CPU#
522 #               / _-----=> irqs-off
523 #              | / _----=> need-resched
524 #              || / _---=> hardirq/softirq
525 #              ||| / _--=> preempt-depth
526 #              |||| /
527 #              |||||     delay
528 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
529 #     \   /    |||||   \   |   /
530     bash-3730  1d...    0us : _write_lock_irq (sys_setpgid)
531     bash-3730  1d..1    1us+: _write_unlock_irq (sys_setpgid)
532     bash-3730  1d..2   14us : trace_hardirqs_on (sys_setpgid)
535 Here we see that that we had a latency of 12 microsecs (which is
536 very good). The _write_lock_irq in sys_setpgid disabled
537 interrupts. The difference between the 12 and the displayed
538 timestamp 14us occurred because the clock was incremented
539 between the time of recording the max latency and the time of
540 recording the function that had that latency.
542 Note the above example had ftrace_enabled not set. If we set the
543 ftrace_enabled, we get a much larger output:
545 # tracer: irqsoff
547 irqsoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
548 --------------------------------------------------------------------
549  latency: 50 us, #101/101, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
550     -----------------
551     | task: ls-4339 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
552     -----------------
553  => started at: __alloc_pages_internal
554  => ended at:   __alloc_pages_internal
556 #                _------=> CPU#
557 #               / _-----=> irqs-off
558 #              | / _----=> need-resched
559 #              || / _---=> hardirq/softirq
560 #              ||| / _--=> preempt-depth
561 #              |||| /
562 #              |||||     delay
563 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
564 #     \   /    |||||   \   |   /
565       ls-4339  0...1    0us+: get_page_from_freelist (__alloc_pages_internal)
566       ls-4339  0d..1    3us : rmqueue_bulk (get_page_from_freelist)
567       ls-4339  0d..1    3us : _spin_lock (rmqueue_bulk)
568       ls-4339  0d..1    4us : add_preempt_count (_spin_lock)
569       ls-4339  0d..2    4us : __rmqueue (rmqueue_bulk)
570       ls-4339  0d..2    5us : __rmqueue_smallest (__rmqueue)
571       ls-4339  0d..2    5us : __mod_zone_page_state (__rmqueue_smallest)
572       ls-4339  0d..2    6us : __rmqueue (rmqueue_bulk)
573       ls-4339  0d..2    6us : __rmqueue_smallest (__rmqueue)
574       ls-4339  0d..2    7us : __mod_zone_page_state (__rmqueue_smallest)
575       ls-4339  0d..2    7us : __rmqueue (rmqueue_bulk)
576       ls-4339  0d..2    8us : __rmqueue_smallest (__rmqueue)
577 [...]
578       ls-4339  0d..2   46us : __rmqueue_smallest (__rmqueue)
579       ls-4339  0d..2   47us : __mod_zone_page_state (__rmqueue_smallest)
580       ls-4339  0d..2   47us : __rmqueue (rmqueue_bulk)
581       ls-4339  0d..2   48us : __rmqueue_smallest (__rmqueue)
582       ls-4339  0d..2   48us : __mod_zone_page_state (__rmqueue_smallest)
583       ls-4339  0d..2   49us : _spin_unlock (rmqueue_bulk)
584       ls-4339  0d..2   49us : sub_preempt_count (_spin_unlock)
585       ls-4339  0d..1   50us : get_page_from_freelist (__alloc_pages_internal)
586       ls-4339  0d..2   51us : trace_hardirqs_on (__alloc_pages_internal)
590 Here we traced a 50 microsecond latency. But we also see all the
591 functions that were called during that time. Note that by
592 enabling function tracing, we incur an added overhead. This
593 overhead may extend the latency times. But nevertheless, this
594 trace has provided some very helpful debugging information.
597 preemptoff
598 ----------
600 When preemption is disabled, we may be able to receive
601 interrupts but the task cannot be preempted and a higher
602 priority task must wait for preemption to be enabled again
603 before it can preempt a lower priority task.
605 The preemptoff tracer traces the places that disable preemption.
606 Like the irqsoff tracer, it records the maximum latency for
607 which preemption was disabled. The control of preemptoff tracer
608 is much like the irqsoff tracer.
610  # echo preemptoff > current_tracer
611  # echo latency-format > trace_options
612  # echo 0 > tracing_max_latency
613  # echo 1 > tracing_on
614  # ls -ltr
615  [...]
616  # echo 0 > tracing_on
617  # cat trace
618 # tracer: preemptoff
620 preemptoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
621 --------------------------------------------------------------------
622  latency: 29 us, #3/3, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
623     -----------------
624     | task: sshd-4261 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
625     -----------------
626  => started at: do_IRQ
627  => ended at:   __do_softirq
629 #                _------=> CPU#
630 #               / _-----=> irqs-off
631 #              | / _----=> need-resched
632 #              || / _---=> hardirq/softirq
633 #              ||| / _--=> preempt-depth
634 #              |||| /
635 #              |||||     delay
636 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
637 #     \   /    |||||   \   |   /
638     sshd-4261  0d.h.    0us+: irq_enter (do_IRQ)
639     sshd-4261  0d.s.   29us : _local_bh_enable (__do_softirq)
640     sshd-4261  0d.s1   30us : trace_preempt_on (__do_softirq)
643 This has some more changes. Preemption was disabled when an
644 interrupt came in (notice the 'h'), and was enabled while doing
645 a softirq. (notice the 's'). But we also see that interrupts
646 have been disabled when entering the preempt off section and
647 leaving it (the 'd'). We do not know if interrupts were enabled
648 in the mean time.
650 # tracer: preemptoff
652 preemptoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
653 --------------------------------------------------------------------
654  latency: 63 us, #87/87, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
655     -----------------
656     | task: sshd-4261 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
657     -----------------
658  => started at: remove_wait_queue
659  => ended at:   __do_softirq
661 #                _------=> CPU#
662 #               / _-----=> irqs-off
663 #              | / _----=> need-resched
664 #              || / _---=> hardirq/softirq
665 #              ||| / _--=> preempt-depth
666 #              |||| /
667 #              |||||     delay
668 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
669 #     \   /    |||||   \   |   /
670     sshd-4261  0d..1    0us : _spin_lock_irqsave (remove_wait_queue)
671     sshd-4261  0d..1    1us : _spin_unlock_irqrestore (remove_wait_queue)
672     sshd-4261  0d..1    2us : do_IRQ (common_interrupt)
673     sshd-4261  0d..1    2us : irq_enter (do_IRQ)
674     sshd-4261  0d..1    2us : idle_cpu (irq_enter)
675     sshd-4261  0d..1    3us : add_preempt_count (irq_enter)
676     sshd-4261  0d.h1    3us : idle_cpu (irq_enter)
677     sshd-4261  0d.h.    4us : handle_fasteoi_irq (do_IRQ)
678 [...]
679     sshd-4261  0d.h.   12us : add_preempt_count (_spin_lock)
680     sshd-4261  0d.h1   12us : ack_ioapic_quirk_irq (handle_fasteoi_irq)
681     sshd-4261  0d.h1   13us : move_native_irq (ack_ioapic_quirk_irq)
682     sshd-4261  0d.h1   13us : _spin_unlock (handle_fasteoi_irq)
683     sshd-4261  0d.h1   14us : sub_preempt_count (_spin_unlock)
684     sshd-4261  0d.h1   14us : irq_exit (do_IRQ)
685     sshd-4261  0d.h1   15us : sub_preempt_count (irq_exit)
686     sshd-4261  0d..2   15us : do_softirq (irq_exit)
687     sshd-4261  0d...   15us : __do_softirq (do_softirq)
688     sshd-4261  0d...   16us : __local_bh_disable (__do_softirq)
689     sshd-4261  0d...   16us+: add_preempt_count (__local_bh_disable)
690     sshd-4261  0d.s4   20us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
691     sshd-4261  0d.s4   21us : sub_preempt_count (local_bh_enable)
692     sshd-4261  0d.s5   21us : sub_preempt_count (local_bh_enable)
693 [...]
694     sshd-4261  0d.s6   41us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
695     sshd-4261  0d.s6   42us : sub_preempt_count (local_bh_enable)
696     sshd-4261  0d.s7   42us : sub_preempt_count (local_bh_enable)
697     sshd-4261  0d.s5   43us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
698     sshd-4261  0d.s5   43us : sub_preempt_count (local_bh_enable_ip)
699     sshd-4261  0d.s6   44us : sub_preempt_count (local_bh_enable_ip)
700     sshd-4261  0d.s5   44us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
701     sshd-4261  0d.s5   45us : sub_preempt_count (local_bh_enable)
702 [...]
703     sshd-4261  0d.s.   63us : _local_bh_enable (__do_softirq)
704     sshd-4261  0d.s1   64us : trace_preempt_on (__do_softirq)
707 The above is an example of the preemptoff trace with
708 ftrace_enabled set. Here we see that interrupts were disabled
709 the entire time. The irq_enter code lets us know that we entered
710 an interrupt 'h'. Before that, the functions being traced still
711 show that it is not in an interrupt, but we can see from the
712 functions themselves that this is not the case.
714 Notice that __do_softirq when called does not have a
715 preempt_count. It may seem that we missed a preempt enabling.
716 What really happened is that the preempt count is held on the
717 thread's stack and we switched to the softirq stack (4K stacks
718 in effect). The code does not copy the preempt count, but
719 because interrupts are disabled, we do not need to worry about
720 it. Having a tracer like this is good for letting people know
721 what really happens inside the kernel.
724 preemptirqsoff
725 --------------
727 Knowing the locations that have interrupts disabled or
728 preemption disabled for the longest times is helpful. But
729 sometimes we would like to know when either preemption and/or
730 interrupts are disabled.
732 Consider the following code:
734     local_irq_disable();
735     call_function_with_irqs_off();
736     preempt_disable();
737     call_function_with_irqs_and_preemption_off();
738     local_irq_enable();
739     call_function_with_preemption_off();
740     preempt_enable();
742 The irqsoff tracer will record the total length of
743 call_function_with_irqs_off() and
744 call_function_with_irqs_and_preemption_off().
746 The preemptoff tracer will record the total length of
747 call_function_with_irqs_and_preemption_off() and
748 call_function_with_preemption_off().
750 But neither will trace the time that interrupts and/or
751 preemption is disabled. This total time is the time that we can
752 not schedule. To record this time, use the preemptirqsoff
753 tracer.
755 Again, using this trace is much like the irqsoff and preemptoff
756 tracers.
758  # echo preemptirqsoff > current_tracer
759  # echo latency-format > trace_options
760  # echo 0 > tracing_max_latency
761  # echo 1 > tracing_on
762  # ls -ltr
763  [...]
764  # echo 0 > tracing_on
765  # cat trace
766 # tracer: preemptirqsoff
768 preemptirqsoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
769 --------------------------------------------------------------------
770  latency: 293 us, #3/3, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
771     -----------------
772     | task: ls-4860 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
773     -----------------
774  => started at: apic_timer_interrupt
775  => ended at:   __do_softirq
777 #                _------=> CPU#
778 #               / _-----=> irqs-off
779 #              | / _----=> need-resched
780 #              || / _---=> hardirq/softirq
781 #              ||| / _--=> preempt-depth
782 #              |||| /
783 #              |||||     delay
784 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
785 #     \   /    |||||   \   |   /
786       ls-4860  0d...    0us!: trace_hardirqs_off_thunk (apic_timer_interrupt)
787       ls-4860  0d.s.  294us : _local_bh_enable (__do_softirq)
788       ls-4860  0d.s1  294us : trace_preempt_on (__do_softirq)
792 The trace_hardirqs_off_thunk is called from assembly on x86 when
793 interrupts are disabled in the assembly code. Without the
794 function tracing, we do not know if interrupts were enabled
795 within the preemption points. We do see that it started with
796 preemption enabled.
798 Here is a trace with ftrace_enabled set:
801 # tracer: preemptirqsoff
803 preemptirqsoff latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
804 --------------------------------------------------------------------
805  latency: 105 us, #183/183, CPU#0 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
806     -----------------
807     | task: sshd-4261 (uid:0 nice:0 policy:0 rt_prio:0)
808     -----------------
809  => started at: write_chan
810  => ended at:   __do_softirq
812 #                _------=> CPU#
813 #               / _-----=> irqs-off
814 #              | / _----=> need-resched
815 #              || / _---=> hardirq/softirq
816 #              ||| / _--=> preempt-depth
817 #              |||| /
818 #              |||||     delay
819 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
820 #     \   /    |||||   \   |   /
821       ls-4473  0.N..    0us : preempt_schedule (write_chan)
822       ls-4473  0dN.1    1us : _spin_lock (schedule)
823       ls-4473  0dN.1    2us : add_preempt_count (_spin_lock)
824       ls-4473  0d..2    2us : put_prev_task_fair (schedule)
825 [...]
826       ls-4473  0d..2   13us : set_normalized_timespec (ktime_get_ts)
827       ls-4473  0d..2   13us : __switch_to (schedule)
828     sshd-4261  0d..2   14us : finish_task_switch (schedule)
829     sshd-4261  0d..2   14us : _spin_unlock_irq (finish_task_switch)
830     sshd-4261  0d..1   15us : add_preempt_count (_spin_lock_irqsave)
831     sshd-4261  0d..2   16us : _spin_unlock_irqrestore (hrtick_set)
832     sshd-4261  0d..2   16us : do_IRQ (common_interrupt)
833     sshd-4261  0d..2   17us : irq_enter (do_IRQ)
834     sshd-4261  0d..2   17us : idle_cpu (irq_enter)
835     sshd-4261  0d..2   18us : add_preempt_count (irq_enter)
836     sshd-4261  0d.h2   18us : idle_cpu (irq_enter)
837     sshd-4261  0d.h.   18us : handle_fasteoi_irq (do_IRQ)
838     sshd-4261  0d.h.   19us : _spin_lock (handle_fasteoi_irq)
839     sshd-4261  0d.h.   19us : add_preempt_count (_spin_lock)
840     sshd-4261  0d.h1   20us : _spin_unlock (handle_fasteoi_irq)
841     sshd-4261  0d.h1   20us : sub_preempt_count (_spin_unlock)
842 [...]
843     sshd-4261  0d.h1   28us : _spin_unlock (handle_fasteoi_irq)
844     sshd-4261  0d.h1   29us : sub_preempt_count (_spin_unlock)
845     sshd-4261  0d.h2   29us : irq_exit (do_IRQ)
846     sshd-4261  0d.h2   29us : sub_preempt_count (irq_exit)
847     sshd-4261  0d..3   30us : do_softirq (irq_exit)
848     sshd-4261  0d...   30us : __do_softirq (do_softirq)
849     sshd-4261  0d...   31us : __local_bh_disable (__do_softirq)
850     sshd-4261  0d...   31us+: add_preempt_count (__local_bh_disable)
851     sshd-4261  0d.s4   34us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
852 [...]
853     sshd-4261  0d.s3   43us : sub_preempt_count (local_bh_enable_ip)
854     sshd-4261  0d.s4   44us : sub_preempt_count (local_bh_enable_ip)
855     sshd-4261  0d.s3   44us : smp_apic_timer_interrupt (apic_timer_interrupt)
856     sshd-4261  0d.s3   45us : irq_enter (smp_apic_timer_interrupt)
857     sshd-4261  0d.s3   45us : idle_cpu (irq_enter)
858     sshd-4261  0d.s3   46us : add_preempt_count (irq_enter)
859     sshd-4261  0d.H3   46us : idle_cpu (irq_enter)
860     sshd-4261  0d.H3   47us : hrtimer_interrupt (smp_apic_timer_interrupt)
861     sshd-4261  0d.H3   47us : ktime_get (hrtimer_interrupt)
862 [...]
863     sshd-4261  0d.H3   81us : tick_program_event (hrtimer_interrupt)
864     sshd-4261  0d.H3   82us : ktime_get (tick_program_event)
865     sshd-4261  0d.H3   82us : ktime_get_ts (ktime_get)
866     sshd-4261  0d.H3   83us : getnstimeofday (ktime_get_ts)
867     sshd-4261  0d.H3   83us : set_normalized_timespec (ktime_get_ts)
868     sshd-4261  0d.H3   84us : clockevents_program_event (tick_program_event)
869     sshd-4261  0d.H3   84us : lapic_next_event (clockevents_program_event)
870     sshd-4261  0d.H3   85us : irq_exit (smp_apic_timer_interrupt)
871     sshd-4261  0d.H3   85us : sub_preempt_count (irq_exit)
872     sshd-4261  0d.s4   86us : sub_preempt_count (irq_exit)
873     sshd-4261  0d.s3   86us : add_preempt_count (__local_bh_disable)
874 [...]
875     sshd-4261  0d.s1   98us : sub_preempt_count (net_rx_action)
876     sshd-4261  0d.s.   99us : add_preempt_count (_spin_lock_irq)
877     sshd-4261  0d.s1   99us+: _spin_unlock_irq (run_timer_softirq)
878     sshd-4261  0d.s.  104us : _local_bh_enable (__do_softirq)
879     sshd-4261  0d.s.  104us : sub_preempt_count (_local_bh_enable)
880     sshd-4261  0d.s.  105us : _local_bh_enable (__do_softirq)
881     sshd-4261  0d.s1  105us : trace_preempt_on (__do_softirq)
884 This is a very interesting trace. It started with the preemption
885 of the ls task. We see that the task had the "need_resched" bit
886 set via the 'N' in the trace.  Interrupts were disabled before
887 the spin_lock at the beginning of the trace. We see that a
888 schedule took place to run sshd.  When the interrupts were
889 enabled, we took an interrupt. On return from the interrupt
890 handler, the softirq ran. We took another interrupt while
891 running the softirq as we see from the capital 'H'.
894 wakeup
895 ------
897 In a Real-Time environment it is very important to know the
898 wakeup time it takes for the highest priority task that is woken
899 up to the time that it executes. This is also known as "schedule
900 latency". I stress the point that this is about RT tasks. It is
901 also important to know the scheduling latency of non-RT tasks,
902 but the average schedule latency is better for non-RT tasks.
903 Tools like LatencyTop are more appropriate for such
904 measurements.
906 Real-Time environments are interested in the worst case latency.
907 That is the longest latency it takes for something to happen,
908 and not the average. We can have a very fast scheduler that may
909 only have a large latency once in a while, but that would not
910 work well with Real-Time tasks.  The wakeup tracer was designed
911 to record the worst case wakeups of RT tasks. Non-RT tasks are
912 not recorded because the tracer only records one worst case and
913 tracing non-RT tasks that are unpredictable will overwrite the
914 worst case latency of RT tasks.
916 Since this tracer only deals with RT tasks, we will run this
917 slightly differently than we did with the previous tracers.
918 Instead of performing an 'ls', we will run 'sleep 1' under
919 'chrt' which changes the priority of the task.
921  # echo wakeup > current_tracer
922  # echo latency-format > trace_options
923  # echo 0 > tracing_max_latency
924  # echo 1 > tracing_on
925  # chrt -f 5 sleep 1
926  # echo 0 > tracing_on
927  # cat trace
928 # tracer: wakeup
930 wakeup latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
931 --------------------------------------------------------------------
932  latency: 4 us, #2/2, CPU#1 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
933     -----------------
934     | task: sleep-4901 (uid:0 nice:0 policy:1 rt_prio:5)
935     -----------------
937 #                _------=> CPU#
938 #               / _-----=> irqs-off
939 #              | / _----=> need-resched
940 #              || / _---=> hardirq/softirq
941 #              ||| / _--=> preempt-depth
942 #              |||| /
943 #              |||||     delay
944 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
945 #     \   /    |||||   \   |   /
946   <idle>-0     1d.h4    0us+: try_to_wake_up (wake_up_process)
947   <idle>-0     1d..4    4us : schedule (cpu_idle)
950 Running this on an idle system, we see that it only took 4
951 microseconds to perform the task switch.  Note, since the trace
952 marker in the schedule is before the actual "switch", we stop
953 the tracing when the recorded task is about to schedule in. This
954 may change if we add a new marker at the end of the scheduler.
956 Notice that the recorded task is 'sleep' with the PID of 4901
957 and it has an rt_prio of 5. This priority is user-space priority
958 and not the internal kernel priority. The policy is 1 for
959 SCHED_FIFO and 2 for SCHED_RR.
961 Doing the same with chrt -r 5 and ftrace_enabled set.
963 # tracer: wakeup
965 wakeup latency trace v1.1.5 on 2.6.26-rc8
966 --------------------------------------------------------------------
967  latency: 50 us, #60/60, CPU#1 | (M:preempt VP:0, KP:0, SP:0 HP:0 #P:2)
968     -----------------
969     | task: sleep-4068 (uid:0 nice:0 policy:2 rt_prio:5)
970     -----------------
972 #                _------=> CPU#
973 #               / _-----=> irqs-off
974 #              | / _----=> need-resched
975 #              || / _---=> hardirq/softirq
976 #              ||| / _--=> preempt-depth
977 #              |||| /
978 #              |||||     delay
979 #  cmd     pid ||||| time  |   caller
980 #     \   /    |||||   \   |   /
981 ksoftirq-7     1d.H3    0us : try_to_wake_up (wake_up_process)
982 ksoftirq-7     1d.H4    1us : sub_preempt_count (marker_probe_cb)
983 ksoftirq-7     1d.H3    2us : check_preempt_wakeup (try_to_wake_up)
984 ksoftirq-7     1d.H3    3us : update_curr (check_preempt_wakeup)
985 ksoftirq-7     1d.H3    4us : calc_delta_mine (update_curr)
986 ksoftirq-7     1d.H3    5us : __resched_task (check_preempt_wakeup)
987 ksoftirq-7     1d.H3    6us : task_wake_up_rt (try_to_wake_up)
988 ksoftirq-7     1d.H3    7us : _spin_unlock_irqrestore (try_to_wake_up)
989 [...]
990 ksoftirq-7     1d.H2   17us : irq_exit (smp_apic_timer_interrupt)
991 ksoftirq-7     1d.H2   18us : sub_preempt_count (irq_exit)
992 ksoftirq-7     1d.s3   19us : sub_preempt_count (irq_exit)
993 ksoftirq-7     1..s2   20us : rcu_process_callbacks (__do_softirq)
994 [...]
995 ksoftirq-7     1..s2   26us : __rcu_process_callbacks (rcu_process_callbacks)
996 ksoftirq-7     1d.s2   27us : _local_bh_enable (__do_softirq)
997 ksoftirq-7     1d.s2   28us : sub_preempt_count (_local_bh_enable)
998 ksoftirq-7     1.N.3   29us : sub_preempt_count (ksoftirqd)
999 ksoftirq-7     1.N.2   30us : _cond_resched (ksoftirqd)
1000 ksoftirq-7     1.N.2   31us : __cond_resched (_cond_resched)
1001 ksoftirq-7     1.N.2   32us : add_preempt_count (__cond_resched)
1002 ksoftirq-7     1.N.2   33us : schedule (__cond_resched)
1003 ksoftirq-7     1.N.2   33us : add_preempt_count (schedule)
1004 ksoftirq-7     1.N.3   34us : hrtick_clear (schedule)
1005 ksoftirq-7     1dN.3   35us : _spin_lock (schedule)
1006 ksoftirq-7     1dN.3   36us : add_preempt_count (_spin_lock)
1007 ksoftirq-7     1d..4   37us : put_prev_task_fair (schedule)
1008 ksoftirq-7     1d..4   38us : update_curr (put_prev_task_fair)
1009 [...]
1010 ksoftirq-7     1d..5   47us : _spin_trylock (tracing_record_cmdline)
1011 ksoftirq-7     1d..5   48us : add_preempt_count (_spin_trylock)
1012 ksoftirq-7     1d..6   49us : _spin_unlock (tracing_record_cmdline)
1013 ksoftirq-7     1d..6   49us : sub_preempt_count (_spin_unlock)
1014 ksoftirq-7     1d..4   50us : schedule (__cond_resched)
1016 The interrupt went off while running ksoftirqd. This task runs
1017 at SCHED_OTHER. Why did not we see the 'N' set early? This may
1018 be a harmless bug with x86_32 and 4K stacks. On x86_32 with 4K
1019 stacks configured, the interrupt and softirq run with their own
1020 stack. Some information is held on the top of the task's stack
1021 (need_resched and preempt_count are both stored there). The
1022 setting of the NEED_RESCHED bit is done directly to the task's
1023 stack, but the reading of the NEED_RESCHED is done by looking at
1024 the current stack, which in this case is the stack for the hard
1025 interrupt. This hides the fact that NEED_RESCHED has been set.
1026 We do not see the 'N' until we switch back to the task's
1027 assigned stack.
1029 function
1030 --------
1032 This tracer is the function tracer. Enabling the function tracer
1033 can be done from the debug file system. Make sure the
1034 ftrace_enabled is set; otherwise this tracer is a nop.
1036  # sysctl kernel.ftrace_enabled=1
1037  # echo function > current_tracer
1038  # echo 1 > tracing_on
1039  # usleep 1
1040  # echo 0 > tracing_on
1041  # cat trace
1042 # tracer: function
1044 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1045 #              | |      |          |         |
1046             bash-4003  [00]   123.638713: finish_task_switch <-schedule
1047             bash-4003  [00]   123.638714: _spin_unlock_irq <-finish_task_switch
1048             bash-4003  [00]   123.638714: sub_preempt_count <-_spin_unlock_irq
1049             bash-4003  [00]   123.638715: hrtick_set <-schedule
1050             bash-4003  [00]   123.638715: _spin_lock_irqsave <-hrtick_set
1051             bash-4003  [00]   123.638716: add_preempt_count <-_spin_lock_irqsave
1052             bash-4003  [00]   123.638716: _spin_unlock_irqrestore <-hrtick_set
1053             bash-4003  [00]   123.638717: sub_preempt_count <-_spin_unlock_irqrestore
1054             bash-4003  [00]   123.638717: hrtick_clear <-hrtick_set
1055             bash-4003  [00]   123.638718: sub_preempt_count <-schedule
1056             bash-4003  [00]   123.638718: sub_preempt_count <-preempt_schedule
1057             bash-4003  [00]   123.638719: wait_for_completion <-__stop_machine_run
1058             bash-4003  [00]   123.638719: wait_for_common <-wait_for_completion
1059             bash-4003  [00]   123.638720: _spin_lock_irq <-wait_for_common
1060             bash-4003  [00]   123.638720: add_preempt_count <-_spin_lock_irq
1061 [...]
1064 Note: function tracer uses ring buffers to store the above
1065 entries. The newest data may overwrite the oldest data.
1066 Sometimes using echo to stop the trace is not sufficient because
1067 the tracing could have overwritten the data that you wanted to
1068 record. For this reason, it is sometimes better to disable
1069 tracing directly from a program. This allows you to stop the
1070 tracing at the point that you hit the part that you are
1071 interested in. To disable the tracing directly from a C program,
1072 something like following code snippet can be used:
1074 int trace_fd;
1075 [...]
1076 int main(int argc, char *argv[]) {
1077         [...]
1078         trace_fd = open(tracing_file("tracing_on"), O_WRONLY);
1079         [...]
1080         if (condition_hit()) {
1081                 write(trace_fd, "0", 1);
1082         }
1083         [...]
1087 Single thread tracing
1088 ---------------------
1090 By writing into set_ftrace_pid you can trace a
1091 single thread. For example:
1093 # cat set_ftrace_pid
1094 no pid
1095 # echo 3111 > set_ftrace_pid
1096 # cat set_ftrace_pid
1097 3111
1098 # echo function > current_tracer
1099 # cat trace | head
1100  # tracer: function
1102  #           TASK-PID    CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1103  #              | |       |          |         |
1104      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254676: finish_task_switch <-thread_return
1105      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254681: hrtimer_cancel <-schedule_hrtimeout_range
1106      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254682: hrtimer_try_to_cancel <-hrtimer_cancel
1107      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254683: lock_hrtimer_base <-hrtimer_try_to_cancel
1108      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254685: fget_light <-do_sys_poll
1109      yum-updatesd-3111  [003]  1637.254686: pipe_poll <-do_sys_poll
1110 # echo -1 > set_ftrace_pid
1111 # cat trace |head
1112  # tracer: function
1114  #           TASK-PID    CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1115  #              | |       |          |         |
1116  ##### CPU 3 buffer started ####
1117      yum-updatesd-3111  [003]  1701.957688: free_poll_entry <-poll_freewait
1118      yum-updatesd-3111  [003]  1701.957689: remove_wait_queue <-free_poll_entry
1119      yum-updatesd-3111  [003]  1701.957691: fput <-free_poll_entry
1120      yum-updatesd-3111  [003]  1701.957692: audit_syscall_exit <-sysret_audit
1121      yum-updatesd-3111  [003]  1701.957693: path_put <-audit_syscall_exit
1123 If you want to trace a function when executing, you could use
1124 something like this simple program:
1126 #include <stdio.h>
1127 #include <stdlib.h>
1128 #include <sys/types.h>
1129 #include <sys/stat.h>
1130 #include <fcntl.h>
1131 #include <unistd.h>
1132 #include <string.h>
1134 #define _STR(x) #x
1135 #define STR(x) _STR(x)
1136 #define MAX_PATH 256
1138 const char *find_debugfs(void)
1140        static char debugfs[MAX_PATH+1];
1141        static int debugfs_found;
1142        char type[100];
1143        FILE *fp;
1145        if (debugfs_found)
1146                return debugfs;
1148        if ((fp = fopen("/proc/mounts","r")) == NULL) {
1149                perror("/proc/mounts");
1150                return NULL;
1151        }
1153        while (fscanf(fp, "%*s %"
1154                      STR(MAX_PATH)
1155                      "s %99s %*s %*d %*d\n",
1156                      debugfs, type) == 2) {
1157                if (strcmp(type, "debugfs") == 0)
1158                        break;
1159        }
1160        fclose(fp);
1162        if (strcmp(type, "debugfs") != 0) {
1163                fprintf(stderr, "debugfs not mounted");
1164                return NULL;
1165        }
1167        strcat(debugfs, "/tracing/");
1168        debugfs_found = 1;
1170        return debugfs;
1173 const char *tracing_file(const char *file_name)
1175        static char trace_file[MAX_PATH+1];
1176        snprintf(trace_file, MAX_PATH, "%s/%s", find_debugfs(), file_name);
1177        return trace_file;
1180 int main (int argc, char **argv)
1182         if (argc < 1)
1183                 exit(-1);
1185         if (fork() > 0) {
1186                 int fd, ffd;
1187                 char line[64];
1188                 int s;
1190                 ffd = open(tracing_file("current_tracer"), O_WRONLY);
1191                 if (ffd < 0)
1192                         exit(-1);
1193                 write(ffd, "nop", 3);
1195                 fd = open(tracing_file("set_ftrace_pid"), O_WRONLY);
1196                 s = sprintf(line, "%d\n", getpid());
1197                 write(fd, line, s);
1199                 write(ffd, "function", 8);
1201                 close(fd);
1202                 close(ffd);
1204                 execvp(argv[1], argv+1);
1205         }
1207         return 0;
1211 hw-branch-tracer (x86 only)
1212 ---------------------------
1214 This tracer uses the x86 last branch tracing hardware feature to
1215 collect a branch trace on all cpus with relatively low overhead.
1217 The tracer uses a fixed-size circular buffer per cpu and only
1218 traces ring 0 branches. The trace file dumps that buffer in the
1219 following format:
1221 # tracer: hw-branch-tracer
1223 # CPU#        TO  <-  FROM
1224    0  scheduler_tick+0xb5/0x1bf   <-  task_tick_idle+0x5/0x6
1225    2  run_posix_cpu_timers+0x2b/0x72a     <-  run_posix_cpu_timers+0x25/0x72a
1226    0  scheduler_tick+0x139/0x1bf          <-  scheduler_tick+0xed/0x1bf
1227    0  scheduler_tick+0x17c/0x1bf          <-  scheduler_tick+0x148/0x1bf
1228    2  run_posix_cpu_timers+0x9e/0x72a     <-  run_posix_cpu_timers+0x5e/0x72a
1229    0  scheduler_tick+0x1b6/0x1bf          <-  scheduler_tick+0x1aa/0x1bf
1232 The tracer may be used to dump the trace for the oops'ing cpu on
1233 a kernel oops into the system log. To enable this,
1234 ftrace_dump_on_oops must be set. To set ftrace_dump_on_oops, one
1235 can either use the sysctl function or set it via the proc system
1236 interface.
1238   sysctl kernel.ftrace_dump_on_oops=n
1242   echo n > /proc/sys/kernel/ftrace_dump_on_oops
1244 If n = 1, ftrace will dump buffers of all CPUs, if n = 2 ftrace will
1245 only dump the buffer of the CPU that triggered the oops.
1247 Here's an example of such a dump after a null pointer
1248 dereference in a kernel module:
1250 [57848.105921] BUG: unable to handle kernel NULL pointer dereference at 0000000000000000
1251 [57848.106019] IP: [<ffffffffa0000006>] open+0x6/0x14 [oops]
1252 [57848.106019] PGD 2354e9067 PUD 2375e7067 PMD 0
1253 [57848.106019] Oops: 0002 [#1] SMP
1254 [57848.106019] last sysfs file: /sys/devices/pci0000:00/0000:00:1e.0/0000:20:05.0/local_cpus
1255 [57848.106019] Dumping ftrace buffer:
1256 [57848.106019] ---------------------------------
1257 [...]
1258 [57848.106019]    0  chrdev_open+0xe6/0x165       <-  cdev_put+0x23/0x24
1259 [57848.106019]    0  chrdev_open+0x117/0x165      <-  chrdev_open+0xfa/0x165
1260 [57848.106019]    0  chrdev_open+0x120/0x165      <-  chrdev_open+0x11c/0x165
1261 [57848.106019]    0  chrdev_open+0x134/0x165      <-  chrdev_open+0x12b/0x165
1262 [57848.106019]    0  open+0x0/0x14 [oops]         <-  chrdev_open+0x144/0x165
1263 [57848.106019]    0  page_fault+0x0/0x30          <-  open+0x6/0x14 [oops]
1264 [57848.106019]    0  error_entry+0x0/0x5b         <-  page_fault+0x4/0x30
1265 [57848.106019]    0  error_kernelspace+0x0/0x31   <-  error_entry+0x59/0x5b
1266 [57848.106019]    0  error_sti+0x0/0x1    <-  error_kernelspace+0x2d/0x31
1267 [57848.106019]    0  page_fault+0x9/0x30          <-  error_sti+0x0/0x1
1268 [57848.106019]    0  do_page_fault+0x0/0x881      <-  page_fault+0x1a/0x30
1269 [...]
1270 [57848.106019]    0  do_page_fault+0x66b/0x881    <-  is_prefetch+0x1ee/0x1f2
1271 [57848.106019]    0  do_page_fault+0x6e0/0x881    <-  do_page_fault+0x67a/0x881
1272 [57848.106019]    0  oops_begin+0x0/0x96          <-  do_page_fault+0x6e0/0x881
1273 [57848.106019]    0  trace_hw_branch_oops+0x0/0x2d        <-  oops_begin+0x9/0x96
1274 [...]
1275 [57848.106019]    0  ds_suspend_bts+0x2a/0xe3     <-  ds_suspend_bts+0x1a/0xe3
1276 [57848.106019] ---------------------------------
1277 [57848.106019] CPU 0
1278 [57848.106019] Modules linked in: oops
1279 [57848.106019] Pid: 5542, comm: cat Tainted: G        W  2.6.28 #23
1280 [57848.106019] RIP: 0010:[<ffffffffa0000006>]  [<ffffffffa0000006>] open+0x6/0x14 [oops]
1281 [57848.106019] RSP: 0018:ffff880235457d48  EFLAGS: 00010246
1282 [...]
1285 function graph tracer
1286 ---------------------------
1288 This tracer is similar to the function tracer except that it
1289 probes a function on its entry and its exit. This is done by
1290 using a dynamically allocated stack of return addresses in each
1291 task_struct. On function entry the tracer overwrites the return
1292 address of each function traced to set a custom probe. Thus the
1293 original return address is stored on the stack of return address
1294 in the task_struct.
1296 Probing on both ends of a function leads to special features
1297 such as:
1299 - measure of a function's time execution
1300 - having a reliable call stack to draw function calls graph
1302 This tracer is useful in several situations:
1304 - you want to find the reason of a strange kernel behavior and
1305   need to see what happens in detail on any areas (or specific
1306   ones).
1308 - you are experiencing weird latencies but it's difficult to
1309   find its origin.
1311 - you want to find quickly which path is taken by a specific
1312   function
1314 - you just want to peek inside a working kernel and want to see
1315   what happens there.
1317 # tracer: function_graph
1319 # CPU  DURATION                  FUNCTION CALLS
1320 # |     |   |                     |   |   |   |
1322  0)               |  sys_open() {
1323  0)               |    do_sys_open() {
1324  0)               |      getname() {
1325  0)               |        kmem_cache_alloc() {
1326  0)   1.382 us    |          __might_sleep();
1327  0)   2.478 us    |        }
1328  0)               |        strncpy_from_user() {
1329  0)               |          might_fault() {
1330  0)   1.389 us    |            __might_sleep();
1331  0)   2.553 us    |          }
1332  0)   3.807 us    |        }
1333  0)   7.876 us    |      }
1334  0)               |      alloc_fd() {
1335  0)   0.668 us    |        _spin_lock();
1336  0)   0.570 us    |        expand_files();
1337  0)   0.586 us    |        _spin_unlock();
1340 There are several columns that can be dynamically
1341 enabled/disabled. You can use every combination of options you
1342 want, depending on your needs.
1344 - The cpu number on which the function executed is default
1345   enabled.  It is sometimes better to only trace one cpu (see
1346   tracing_cpu_mask file) or you might sometimes see unordered
1347   function calls while cpu tracing switch.
1349         hide: echo nofuncgraph-cpu > trace_options
1350         show: echo funcgraph-cpu > trace_options
1352 - The duration (function's time of execution) is displayed on
1353   the closing bracket line of a function or on the same line
1354   than the current function in case of a leaf one. It is default
1355   enabled.
1357         hide: echo nofuncgraph-duration > trace_options
1358         show: echo funcgraph-duration > trace_options
1360 - The overhead field precedes the duration field in case of
1361   reached duration thresholds.
1363         hide: echo nofuncgraph-overhead > trace_options
1364         show: echo funcgraph-overhead > trace_options
1365         depends on: funcgraph-duration
1367   ie:
1369   0)               |    up_write() {
1370   0)   0.646 us    |      _spin_lock_irqsave();
1371   0)   0.684 us    |      _spin_unlock_irqrestore();
1372   0)   3.123 us    |    }
1373   0)   0.548 us    |    fput();
1374   0) + 58.628 us   |  }
1376   [...]
1378   0)               |      putname() {
1379   0)               |        kmem_cache_free() {
1380   0)   0.518 us    |          __phys_addr();
1381   0)   1.757 us    |        }
1382   0)   2.861 us    |      }
1383   0) ! 115.305 us  |    }
1384   0) ! 116.402 us  |  }
1386   + means that the function exceeded 10 usecs.
1387   ! means that the function exceeded 100 usecs.
1390 - The task/pid field displays the thread cmdline and pid which
1391   executed the function. It is default disabled.
1393         hide: echo nofuncgraph-proc > trace_options
1394         show: echo funcgraph-proc > trace_options
1396   ie:
1398   # tracer: function_graph
1399   #
1400   # CPU  TASK/PID        DURATION                  FUNCTION CALLS
1401   # |    |    |           |   |                     |   |   |   |
1402   0)    sh-4802     |               |                  d_free() {
1403   0)    sh-4802     |               |                    call_rcu() {
1404   0)    sh-4802     |               |                      __call_rcu() {
1405   0)    sh-4802     |   0.616 us    |                        rcu_process_gp_end();
1406   0)    sh-4802     |   0.586 us    |                        check_for_new_grace_period();
1407   0)    sh-4802     |   2.899 us    |                      }
1408   0)    sh-4802     |   4.040 us    |                    }
1409   0)    sh-4802     |   5.151 us    |                  }
1410   0)    sh-4802     | + 49.370 us   |                }
1413 - The absolute time field is an absolute timestamp given by the
1414   system clock since it started. A snapshot of this time is
1415   given on each entry/exit of functions
1417         hide: echo nofuncgraph-abstime > trace_options
1418         show: echo funcgraph-abstime > trace_options
1420   ie:
1422   #
1423   #      TIME       CPU  DURATION                  FUNCTION CALLS
1424   #       |         |     |   |                     |   |   |   |
1425   360.774522 |   1)   0.541 us    |                                          }
1426   360.774522 |   1)   4.663 us    |                                        }
1427   360.774523 |   1)   0.541 us    |                                        __wake_up_bit();
1428   360.774524 |   1)   6.796 us    |                                      }
1429   360.774524 |   1)   7.952 us    |                                    }
1430   360.774525 |   1)   9.063 us    |                                  }
1431   360.774525 |   1)   0.615 us    |                                  journal_mark_dirty();
1432   360.774527 |   1)   0.578 us    |                                  __brelse();
1433   360.774528 |   1)               |                                  reiserfs_prepare_for_journal() {
1434   360.774528 |   1)               |                                    unlock_buffer() {
1435   360.774529 |   1)               |                                      wake_up_bit() {
1436   360.774529 |   1)               |                                        bit_waitqueue() {
1437   360.774530 |   1)   0.594 us    |                                          __phys_addr();
1440 You can put some comments on specific functions by using
1441 trace_printk() For example, if you want to put a comment inside
1442 the __might_sleep() function, you just have to include
1443 <linux/ftrace.h> and call trace_printk() inside __might_sleep()
1445 trace_printk("I'm a comment!\n")
1447 will produce:
1449  1)               |             __might_sleep() {
1450  1)               |                /* I'm a comment! */
1451  1)   1.449 us    |             }
1454 You might find other useful features for this tracer in the
1455 following "dynamic ftrace" section such as tracing only specific
1456 functions or tasks.
1458 dynamic ftrace
1459 --------------
1461 If CONFIG_DYNAMIC_FTRACE is set, the system will run with
1462 virtually no overhead when function tracing is disabled. The way
1463 this works is the mcount function call (placed at the start of
1464 every kernel function, produced by the -pg switch in gcc),
1465 starts of pointing to a simple return. (Enabling FTRACE will
1466 include the -pg switch in the compiling of the kernel.)
1468 At compile time every C file object is run through the
1469 recordmcount.pl script (located in the scripts directory). This
1470 script will process the C object using objdump to find all the
1471 locations in the .text section that call mcount. (Note, only the
1472 .text section is processed, since processing other sections like
1473 .init.text may cause races due to those sections being freed).
1475 A new section called "__mcount_loc" is created that holds
1476 references to all the mcount call sites in the .text section.
1477 This section is compiled back into the original object. The
1478 final linker will add all these references into a single table.
1480 On boot up, before SMP is initialized, the dynamic ftrace code
1481 scans this table and updates all the locations into nops. It
1482 also records the locations, which are added to the
1483 available_filter_functions list.  Modules are processed as they
1484 are loaded and before they are executed.  When a module is
1485 unloaded, it also removes its functions from the ftrace function
1486 list. This is automatic in the module unload code, and the
1487 module author does not need to worry about it.
1489 When tracing is enabled, kstop_machine is called to prevent
1490 races with the CPUS executing code being modified (which can
1491 cause the CPU to do undesirable things), and the nops are
1492 patched back to calls. But this time, they do not call mcount
1493 (which is just a function stub). They now call into the ftrace
1494 infrastructure.
1496 One special side-effect to the recording of the functions being
1497 traced is that we can now selectively choose which functions we
1498 wish to trace and which ones we want the mcount calls to remain
1499 as nops.
1501 Two files are used, one for enabling and one for disabling the
1502 tracing of specified functions. They are:
1504   set_ftrace_filter
1508   set_ftrace_notrace
1510 A list of available functions that you can add to these files is
1511 listed in:
1513    available_filter_functions
1515  # cat available_filter_functions
1516 put_prev_task_idle
1517 kmem_cache_create
1518 pick_next_task_rt
1519 get_online_cpus
1520 pick_next_task_fair
1521 mutex_lock
1522 [...]
1524 If I am only interested in sys_nanosleep and hrtimer_interrupt:
1526  # echo sys_nanosleep hrtimer_interrupt \
1527                 > set_ftrace_filter
1528  # echo function > current_tracer
1529  # echo 1 > tracing_on
1530  # usleep 1
1531  # echo 0 > tracing_on
1532  # cat trace
1533 # tracer: ftrace
1535 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1536 #              | |      |          |         |
1537           usleep-4134  [00]  1317.070017: hrtimer_interrupt <-smp_apic_timer_interrupt
1538           usleep-4134  [00]  1317.070111: sys_nanosleep <-syscall_call
1539           <idle>-0     [00]  1317.070115: hrtimer_interrupt <-smp_apic_timer_interrupt
1541 To see which functions are being traced, you can cat the file:
1543  # cat set_ftrace_filter
1544 hrtimer_interrupt
1545 sys_nanosleep
1548 Perhaps this is not enough. The filters also allow simple wild
1549 cards. Only the following are currently available
1551   <match>*  - will match functions that begin with <match>
1552   *<match>  - will match functions that end with <match>
1553   *<match>* - will match functions that have <match> in it
1555 These are the only wild cards which are supported.
1557   <match>*<match> will not work.
1559 Note: It is better to use quotes to enclose the wild cards,
1560       otherwise the shell may expand the parameters into names
1561       of files in the local directory.
1563  # echo 'hrtimer_*' > set_ftrace_filter
1565 Produces:
1567 # tracer: ftrace
1569 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1570 #              | |      |          |         |
1571             bash-4003  [00]  1480.611794: hrtimer_init <-copy_process
1572             bash-4003  [00]  1480.611941: hrtimer_start <-hrtick_set
1573             bash-4003  [00]  1480.611956: hrtimer_cancel <-hrtick_clear
1574             bash-4003  [00]  1480.611956: hrtimer_try_to_cancel <-hrtimer_cancel
1575           <idle>-0     [00]  1480.612019: hrtimer_get_next_event <-get_next_timer_interrupt
1576           <idle>-0     [00]  1480.612025: hrtimer_get_next_event <-get_next_timer_interrupt
1577           <idle>-0     [00]  1480.612032: hrtimer_get_next_event <-get_next_timer_interrupt
1578           <idle>-0     [00]  1480.612037: hrtimer_get_next_event <-get_next_timer_interrupt
1579           <idle>-0     [00]  1480.612382: hrtimer_get_next_event <-get_next_timer_interrupt
1582 Notice that we lost the sys_nanosleep.
1584  # cat set_ftrace_filter
1585 hrtimer_run_queues
1586 hrtimer_run_pending
1587 hrtimer_init
1588 hrtimer_cancel
1589 hrtimer_try_to_cancel
1590 hrtimer_forward
1591 hrtimer_start
1592 hrtimer_reprogram
1593 hrtimer_force_reprogram
1594 hrtimer_get_next_event
1595 hrtimer_interrupt
1596 hrtimer_nanosleep
1597 hrtimer_wakeup
1598 hrtimer_get_remaining
1599 hrtimer_get_res
1600 hrtimer_init_sleeper
1603 This is because the '>' and '>>' act just like they do in bash.
1604 To rewrite the filters, use '>'
1605 To append to the filters, use '>>'
1607 To clear out a filter so that all functions will be recorded
1608 again:
1610  # echo > set_ftrace_filter
1611  # cat set_ftrace_filter
1614 Again, now we want to append.
1616  # echo sys_nanosleep > set_ftrace_filter
1617  # cat set_ftrace_filter
1618 sys_nanosleep
1619  # echo 'hrtimer_*' >> set_ftrace_filter
1620  # cat set_ftrace_filter
1621 hrtimer_run_queues
1622 hrtimer_run_pending
1623 hrtimer_init
1624 hrtimer_cancel
1625 hrtimer_try_to_cancel
1626 hrtimer_forward
1627 hrtimer_start
1628 hrtimer_reprogram
1629 hrtimer_force_reprogram
1630 hrtimer_get_next_event
1631 hrtimer_interrupt
1632 sys_nanosleep
1633 hrtimer_nanosleep
1634 hrtimer_wakeup
1635 hrtimer_get_remaining
1636 hrtimer_get_res
1637 hrtimer_init_sleeper
1640 The set_ftrace_notrace prevents those functions from being
1641 traced.
1643  # echo '*preempt*' '*lock*' > set_ftrace_notrace
1645 Produces:
1647 # tracer: ftrace
1649 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1650 #              | |      |          |         |
1651             bash-4043  [01]   115.281644: finish_task_switch <-schedule
1652             bash-4043  [01]   115.281645: hrtick_set <-schedule
1653             bash-4043  [01]   115.281645: hrtick_clear <-hrtick_set
1654             bash-4043  [01]   115.281646: wait_for_completion <-__stop_machine_run
1655             bash-4043  [01]   115.281647: wait_for_common <-wait_for_completion
1656             bash-4043  [01]   115.281647: kthread_stop <-stop_machine_run
1657             bash-4043  [01]   115.281648: init_waitqueue_head <-kthread_stop
1658             bash-4043  [01]   115.281648: wake_up_process <-kthread_stop
1659             bash-4043  [01]   115.281649: try_to_wake_up <-wake_up_process
1661 We can see that there's no more lock or preempt tracing.
1664 Dynamic ftrace with the function graph tracer
1665 ---------------------------------------------
1667 Although what has been explained above concerns both the
1668 function tracer and the function-graph-tracer, there are some
1669 special features only available in the function-graph tracer.
1671 If you want to trace only one function and all of its children,
1672 you just have to echo its name into set_graph_function:
1674  echo __do_fault > set_graph_function
1676 will produce the following "expanded" trace of the __do_fault()
1677 function:
1679  0)               |  __do_fault() {
1680  0)               |    filemap_fault() {
1681  0)               |      find_lock_page() {
1682  0)   0.804 us    |        find_get_page();
1683  0)               |        __might_sleep() {
1684  0)   1.329 us    |        }
1685  0)   3.904 us    |      }
1686  0)   4.979 us    |    }
1687  0)   0.653 us    |    _spin_lock();
1688  0)   0.578 us    |    page_add_file_rmap();
1689  0)   0.525 us    |    native_set_pte_at();
1690  0)   0.585 us    |    _spin_unlock();
1691  0)               |    unlock_page() {
1692  0)   0.541 us    |      page_waitqueue();
1693  0)   0.639 us    |      __wake_up_bit();
1694  0)   2.786 us    |    }
1695  0) + 14.237 us   |  }
1696  0)               |  __do_fault() {
1697  0)               |    filemap_fault() {
1698  0)               |      find_lock_page() {
1699  0)   0.698 us    |        find_get_page();
1700  0)               |        __might_sleep() {
1701  0)   1.412 us    |        }
1702  0)   3.950 us    |      }
1703  0)   5.098 us    |    }
1704  0)   0.631 us    |    _spin_lock();
1705  0)   0.571 us    |    page_add_file_rmap();
1706  0)   0.526 us    |    native_set_pte_at();
1707  0)   0.586 us    |    _spin_unlock();
1708  0)               |    unlock_page() {
1709  0)   0.533 us    |      page_waitqueue();
1710  0)   0.638 us    |      __wake_up_bit();
1711  0)   2.793 us    |    }
1712  0) + 14.012 us   |  }
1714 You can also expand several functions at once:
1716  echo sys_open > set_graph_function
1717  echo sys_close >> set_graph_function
1719 Now if you want to go back to trace all functions you can clear
1720 this special filter via:
1722  echo > set_graph_function
1725 Filter commands
1726 ---------------
1728 A few commands are supported by the set_ftrace_filter interface.
1729 Trace commands have the following format:
1731 <function>:<command>:<parameter>
1733 The following commands are supported:
1735 - mod
1736   This command enables function filtering per module. The
1737   parameter defines the module. For example, if only the write*
1738   functions in the ext3 module are desired, run:
1740    echo 'write*:mod:ext3' > set_ftrace_filter
1742   This command interacts with the filter in the same way as
1743   filtering based on function names. Thus, adding more functions
1744   in a different module is accomplished by appending (>>) to the
1745   filter file. Remove specific module functions by prepending
1746   '!':
1748    echo '!writeback*:mod:ext3' >> set_ftrace_filter
1750 - traceon/traceoff
1751   These commands turn tracing on and off when the specified
1752   functions are hit. The parameter determines how many times the
1753   tracing system is turned on and off. If unspecified, there is
1754   no limit. For example, to disable tracing when a schedule bug
1755   is hit the first 5 times, run:
1757    echo '__schedule_bug:traceoff:5' > set_ftrace_filter
1759   These commands are cumulative whether or not they are appended
1760   to set_ftrace_filter. To remove a command, prepend it by '!'
1761   and drop the parameter:
1763    echo '!__schedule_bug:traceoff' > set_ftrace_filter
1766 trace_pipe
1767 ----------
1769 The trace_pipe outputs the same content as the trace file, but
1770 the effect on the tracing is different. Every read from
1771 trace_pipe is consumed. This means that subsequent reads will be
1772 different. The trace is live.
1774  # echo function > current_tracer
1775  # cat trace_pipe > /tmp/trace.out &
1776 [1] 4153
1777  # echo 1 > tracing_on
1778  # usleep 1
1779  # echo 0 > tracing_on
1780  # cat trace
1781 # tracer: function
1783 #           TASK-PID   CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
1784 #              | |      |          |         |
1787  # cat /tmp/trace.out
1788             bash-4043  [00] 41.267106: finish_task_switch <-schedule
1789             bash-4043  [00] 41.267106: hrtick_set <-schedule
1790             bash-4043  [00] 41.267107: hrtick_clear <-hrtick_set
1791             bash-4043  [00] 41.267108: wait_for_completion <-__stop_machine_run
1792             bash-4043  [00] 41.267108: wait_for_common <-wait_for_completion
1793             bash-4043  [00] 41.267109: kthread_stop <-stop_machine_run
1794             bash-4043  [00] 41.267109: init_waitqueue_head <-kthread_stop
1795             bash-4043  [00] 41.267110: wake_up_process <-kthread_stop
1796             bash-4043  [00] 41.267110: try_to_wake_up <-wake_up_process
1797             bash-4043  [00] 41.267111: select_task_rq_rt <-try_to_wake_up
1800 Note, reading the trace_pipe file will block until more input is
1801 added. By changing the tracer, trace_pipe will issue an EOF. We
1802 needed to set the function tracer _before_ we "cat" the
1803 trace_pipe file.
1806 trace entries
1807 -------------
1809 Having too much or not enough data can be troublesome in
1810 diagnosing an issue in the kernel. The file buffer_size_kb is
1811 used to modify the size of the internal trace buffers. The
1812 number listed is the number of entries that can be recorded per
1813 CPU. To know the full size, multiply the number of possible CPUS
1814 with the number of entries.
1816  # cat buffer_size_kb
1817 1408 (units kilobytes)
1819 Note, to modify this, you must have tracing completely disabled.
1820 To do that, echo "nop" into the current_tracer. If the
1821 current_tracer is not set to "nop", an EINVAL error will be
1822 returned.
1824  # echo nop > current_tracer
1825  # echo 10000 > buffer_size_kb
1826  # cat buffer_size_kb
1827 10000 (units kilobytes)
1829 The number of pages which will be allocated is limited to a
1830 percentage of available memory. Allocating too much will produce
1831 an error.
1833  # echo 1000000000000 > buffer_size_kb
1834 -bash: echo: write error: Cannot allocate memory
1835  # cat buffer_size_kb
1838 -----------
1840 More details can be found in the source code, in the
1841 kernel/trace/*.c files.