Linux 调试追踪: trace-cmd 和 kernelshark

文章目录

1. 前言
2. 概述
3. trace-cmd
- 3.1 下载
- 3.2 交叉编译
- 3.3 安装、运行
- - 3.3.1 trace-cmd 示范：抓取系统调度信息
4. kernelshark
5. 参考资料

1. 前言

限于作者能力水平，本文可能存在谬误，因此而给读者带来的损失，作者不做任何承诺。

2. 概述

本文演示 ARM64 嵌入式平台下 trace-cmd 和其前端 kernelshark 的使用。trace-cmd 是为便利 ftrace 的使用而设计的 ftrace 前端工具，而 kernelshark 又作为调用 trace-cmd 和可视化 trace-cmd 抓取数据的工具，ftrace、trace-cmd、kernelshark 三者的层次关系如下：

kernelshark (作为 trace-cmd 前端)
     ^
-----|------
     |
     V
 trace-cmd (作为 ftrace 的前端)
     ^
-----|-----
     V
  ftrace

3. trace-cmd

trace-cmd 是为便利 ftrace 的使用而设计的 ftrace 前端工具。

3.1 下载

我们把 libtraceevent、libtracefs、trace-cmd 下载到同一目录 $HOME/trace_cmd_tool 下：

$ cd ~
$ mkdir trace_cmd_tool
$ cd trace_cmd_tool

$ git clone git://git.kernel.org/pub/scm/libs/libtrace/libtraceevent.git
$ git clone git://git.kernel.org/pub/scm/libs/libtrace/libtracefs.git
$ git clone git://git.kernel.org/pub/scm/utils/trace-cmd/trace-cmd.git

$ tree -L 1
.
├── libtraceevent
├── libtracefs
└── trace-cmd

下载完代码后，接下来编译、安装它们，假定将所有编译生成的相关库文件和程序安装到 $HOME/trace_cmd_tool/_install 目录下。

3.2 交叉编译

在编译过程中，假定交叉编译器为 aarch64-none-linux-gnu-gcc，读者请替换为自己使用的交叉编译器；另外，读者也需要将 $HOME 替换为自己的实际 home 目录。注意，要使用绝对路径，不要使用相对路径，否则会出现安装路径错误的问题，因为每个源码包的编译是多层次 Makefie 递归调用过程。

trace-cmd 依赖于 libtracefs 和 libtraceevent，而 libtracefs 的编译依赖于 libtraceevent，所以需要它们的编译顺序如下：

1. libtraceevent
2. libtracefs
3. trace-cmd

编译、安装 libtraceevent

$ cd libtraceevent
$ make CROSS_COMPILE=aarch64-none-linux-gnu-
$ make CROSS_COMPILE=aarch64-none-linux-gnu- DESTDIR=$HOME/trace_cmd_tool/_install install
$ cd -

最后，手工编辑文件 $HOME/trace_cmd_tool/_install/usr/local/lib/x86_64-linux-gnu/pkgconfig/libtraceevent.pc，将内容 prefix=/usr/local 修改为 $HOME/trace_cmd_tool/_install/usr/local。

交叉编译、安装 libtracefs

$ cd libtracefs
$ PKG_CONFIG_PATH=$HOME/trace_cmd_tool/_install/usr/local/lib/x86_64-linux-gnu/pkgconfig CC=aarch64-none-linux-gnu-gcc make CROSS_COMPILE=aarch64-none-linux-gnu-
$ PKG_CONFIG_PATH=$HOME/trace_cmd_tool/_install/usr/local/lib/x86_64-linux-gnu/pkgconfig make DESTDIR=$HOME/trace_cmd_tool/_install install
$ cd -

最后，手工编辑文件 $HOME/trace_cmd_tool/_install/usr/local/lib/x86_64-linux-gnu/pkgconfig/libtracefs.pc，将内容 prefix=/usr/local 修改为 $HOME/trace_cmd_tool/_install/usr/local。

交叉编译、安装 trace-cmd

$ cd trace-cmd
$ PKG_CONFIG_PATH=$HOME/trace_cmd_tool/_install/usr/local/lib/x86_64-linux-gnu/pkgconfig CC=aarch64-none-linux-gnu-gcc CROSS_COMPILE=aarch64-none-linux-gnu- make
$ PKG_CONFIG_PATH=$HOME/trace_cmd_tool/_install/usr/local/lib/x86_64-linux-gnu/pkgconfig prefix=$HOME/trace_cmd_tool/_install/usr/local etcdir=$HOME/trace_cmd_tool/_install/etc CC=arm-linux-gnueabihf-gcc CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- make install

注意，如果发现文件的安装路径不对，可以手工修改 libtraceevent/Makefile 和 libtracefs/Makefile 的 LP64 定义，如果是 ARM32 平台，将 LP64 定义为 0，而 ARM64 平台，将 LP64 定义为 1，如下：

# for ARM32
#P64 := 0
# for ARM64
P64 := 1
#LP64 := $(shell echo __LP64__ | ${CC} ${CFLAGS} -E -x c - | tail -n 1)

3.3 安装、运行

2.2 小节将编译生成的 trace-cmd 程序和其依赖的库文件，放到了 $HOME/trace_cmd_tool/_install/usr/local 目录下，其结构层次如下：

$ cd $HOME/trace_cmd_tool/_install/usr/local
$ tree
.
├── bin
│   └── trace-cmd
├── include
│   ├── traceevent
│   │   ├── event-parse.h
│   │   ├── event-utils.h
│   │   ├── kbuffer.h
│   │   └── trace-seq.h
│   └── tracefs
│       └── tracefs.h
└── lib
    ├── libtraceevent.a
    ├── libtraceevent.so -> libtraceevent.so.1
    ├── libtraceevent.so.1 -> libtraceevent.so.1.8.3
    ├── libtraceevent.so.1.8.3
    ├── libtracefs.a
    ├── libtracefs.so -> libtracefs.so.1
    ├── libtracefs.so.1 -> libtracefs.so.1.8.1
    ├── libtracefs.so.1.8.1
    ├── traceevent
    │   └── plugins
    │       ├── plugin_cfg80211.so
    │       ├── plugin_function.so
    │       ├── plugin_futex.so
    │       ├── plugin_hrtimer.so
    │       ├── plugin_jbd2.so
    │       ├── plugin_kmem.so
    │       ├── plugin_kvm.so
    │       ├── plugin_mac80211.so
    │       ├── plugin_sched_switch.so
    │       ├── plugin_scsi.so
    │       ├── plugin_tlb.so
    │       └── plugin_xen.so
    └── x86_64-linux-gnu
        └── pkgconfig
            ├── libtraceevent.pc
            └── libtracefs.pc

将目录 $HOME/trace_cmd_tool/_install/usr/local 下的所有文件(include 目录可以不用拷贝)，拷贝到目标平台的对应目录下，即完成 trace-cmd 的安装。

运行来看一下：

# trace-cmd -h

trace-cmd version 3.3.0 (715e628ad9e3e820895115c0d3eb47a75a23c11d)

usage:
  trace-cmd [COMMAND] ...

  commands:
     record - record a trace into a trace.dat file
     set - set a ftrace configuration parameter
     start - start tracing without recording into a file
     extract - extract a trace from the kernel
     stop - stop the kernel from recording trace data
     restart - restart the kernel trace data recording
     show - show the contents of the kernel tracing buffer
     reset - disable all kernel tracing and clear the trace buffers
     clear - clear the trace buffers
     report - read out the trace stored in a trace.dat file
     stream - Start tracing and read the output directly
     profile - Start profiling and read the output directly
     hist - show a histogram of the trace.dat information
     stat - show the status of the running tracing (ftrace) system
     split - parse a trace.dat file into smaller file(s)
     options - list the plugin options available for trace-cmd report
     listen - listen on a network socket for trace clients
     agent - listen on a vsocket for trace clients
     setup-guest - create FIFOs for tracing guest VMs
     list - list the available events, plugins or options
     restore - restore a crashed record
     snapshot - take snapshot of running trace
     stack - output, enable or disable kernel stack tracing
     check-events - parse trace event formats
     dump - read out the meta data from a trace file
     attach - Attach a host and guest trace.dat file
     convert - convert trace file to different version
     sqlhist - Run a SQL like query to create histogram or synthetic events (see man tracefs_sql(3))

3.3.1 trace-cmd 示范：抓取系统调度信息

通过命令 trace-cmd record -e 'sched_wakeup*' -e sched_switch -e 'sched_migrate*' 抓取系统调度信息数据，记录到 trace.dat，按 Ctrl + C 停止抓取。

# trace-cmd record -e 'sched_wakeup*' -e sched_switch -e 'sched_migrate*'
Hit Ctrl^C to stop recording
^Clibtracecmd: Interrupted system call
  No compression algorithms are supported
CPU0 data recorded at offset=0xd5000
    20480 bytes in size
CPU1 data recorded at offset=0xda000
    8192 bytes in size
CPU2 data recorded at offset=0xdc000
    20480 bytes in size
CPU3 data recorded at offset=0xe1000
    4096 bytes in size

4. kernelshark

kernelshark 作为调用 trace-cmd 和可视化 trace-cmd 抓取数据 trace.dat 的工具。

安装

在嵌入式 ARM 嵌入式平台用 trace-cmd 抓取数据 trace.dat 后，我们不必在嵌入式 ARM 平台安装 kernelshark，因为嵌入式 ARM 平台的资源通常不足以运行 kernelshark，可以转而在 PC 机上安装 kernelshark，然后解析 trace-cmd 抓取的 ARM 嵌入式平台数据 trace.dat。Ubuntu 下可以使用如下命令安装 kernelshark：