Linux ftrace基础入门教程：内核调试者的强大利器

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Linux ftrace基础入门教程：内核调试者的强大利器

本文面向所有 Linux 内核开发和高级调试需求者，不分平台，完全免依赖 Yocto 环境。内容包括 ftrace 基础概念，系统配置步骤，功能说明以及实际用途。

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一、ftrace 是什么？

ftrace 是 Linux 内核内置的函数跟踪工具，主要用于观察内核中函数调用关系、异常跟踪、性能分析等内核调试操作，无需使用外部接口。

核心能力

• 跟踪内核函数调用
• 系统调用跟踪
• 事件添载和输出
• 虚拟监听点 (uprobe)
• 时间分析 (latency)
• 异常高调

根目录

ftrace 所有操作都通过 /sys/kernel/debug/tracing 操控，需要挂载 debugfs：

mount -t debugfs none /sys/kernel/debug

二、如何配置开启 ftrace

1.启用时机：内核配置 (menuconfig)

无论是自行编译内核还是 BSP 调试，都需要在 make menuconfig 中打开 ftrace 相关选项：

记住这 5 个最基本选项

功能	menuconfig 位置	CONFIG 对应
Kernel Function Tracer	Kernel hacking > Tracers	CONFIG_FUNCTION_TRACER
Function Graph Tracer	Tracers 子页	CONFIG_FUNCTION_GRAPH_TRACER
Dynamic Ftrace	同页	CONFIG_DYNAMIC_FTRACE
Trace Syscalls	同页	CONFIG_FTRACE_SYSCALLS
Stack Trace	General setup > Stack trace	CONFIG_STACKTRACE

配好后：

make -j$(nproc)

2.启动后验证

登入板子：

cat /sys/kernel/debug/tracing/available_tracers

如果看到 function / function_graph，表明已成功配置

三、ftrace 基础操作说明

跟踪一个内核函数

echo function > /sys/kernel/debug/tracing/current_tracer
echo your_function_name > /sys/kernel/debug/tracing/set_ftrace_filter
echo 1 > /sys/kernel/debug/tracing/tracing_on

然后执行对应操作，最后查看 trace：

cat /sys/kernel/debug/tracing/trace

关闭 trace

echo 0 > /sys/kernel/debug/tracing/tracing_on
echo nop > /sys/kernel/debug/tracing/current_tracer
echo > /sys/kernel/debug/tracing/set_ftrace_filter

限定 PID 跟踪 (advanced)

echo <pid> > /sys/kernel/debug/tracing/set_ftrace_pid

四、常用的 ftrace 文件

文件	功能
current_tracer	设置当前跟踪器（function，graph）
trace	读取目前跟踪日志
set_ftrace_filter	限定跟踪的函数名
set_ftrace_pid	限定跟踪的进程 PID
tracing_on	开/关 跟踪
available_tracers	可用的 tracer 列表
available_filter_functions	所有可跟踪函数

五、ftrace 合适场景

场景	说明
验证 probe 函数是否执行	如 I2C 设备是否被验证配置
调用成本跟踪	解析哪个函数耗时最多
性能阅读	配合 perf，给出点击时间
无 dmesg 日志	高清细跟踪，不依赖 printk

六、推荐配置示例

当前最小配置，适用于与 perf 配合，或手动分析 probe:

[*] Kernel Function Tracer
[*] Kernel Function Graph Tracer
[*] enable/disable function tracing dynamically
[*] Trace syscalls
[*] Stack tracer

七、总结

ftrace 是高效、低负载、内核级利器，是需要进行性能调优、无日志错误分析、验证操作路径时的首选方案。

下一篇文章，我们将实战跟踪一个实际的 I2C EEPROM 设备，分析 driver probe 是否被命中，如何进行配置和调用，完全揭示调试思路。

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