ftrace function 实践例子

原创已于 2025-07-25 16:03:47 修改 · 312 阅读

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于 2025-07-25 16:00:39 首次发布

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ftrace function demo

一、编译期准备：插入 mcount 调用

条件:

内核 .config 含有：

CONFIG_FUNCTION_TRACER=y
CONFIG_DYNAMIC_FTRACE=y

作用：

编译时自动为所有函数前插入 call mcount。
gcc -pg 参数实现此目的。

示例：

do_dentry_open:
    call mcount
    ...

二、运行时 patch：替换 mcount 为 ftrace_caller

动态 ftrace 会用 ftrace_make_call() 把 call mcount 替换为 call ftrace_caller，从而跳转到 ftrace 注册的钩子。

三、执行流程（调用发生时）

以 call do_dentry_open 为例，函数执行触发流程如下：

    do_dentry_open()
       |
       |---> call ftrace_caller  <-- 原为 mcount，已被 patch
               |
               |---> ftrace_ops_list
                          |
                          |---> your callback_func(ip, parent_ip, ops, regs)

函数分发器（Trampoline）：

void ftrace_caller(void)
{
    save_regs_to_stack();
    call all ftrace_ops->func();
    restore_regs_from_stack();
    jmp original_func_body;
}

四、demo

mount -t debugfs none /sys/kernel/debug

# 设置 tracer 类型
echo function > /sys/kernel/debug/tracing/current_tracer

# 设置要跟踪的函数
echo do_dentry_open > /sys/kernel/debug/tracing/set_ftrace_filter

# 清空 trace buffer
echo > /sys/kernel/debug/tracing/trace

# 启动跟踪
echo 1 > /sys/kernel/debug/tracing/tracing_on

# 运行一个触发 open 的命令
ls / > /dev/null

# 查看结果
cat /sys/kernel/debug/tracing/trace

# 停止跟踪
echo 0 > /sys/kernel/debug/tracing/tracing_on

执行cat /sys/kernel/debug/tracing/trace，将看见类似如下内容：

~ # cat /sys/kernel/debug/tracing/trace
# tracer: function
#
# entries-in-buffer/entries-written: 6/6   #P:2
#
#                                _-----=> irqs-off
#                               / _----=> need-resched
#                              | / _---=> hardirq/softirq
#                              || / _--=> preempt-depth
#                              ||| / _-=> migrate-disable
#                              |||| /     delay
#           TASK-PID     CPU#  |||||  TIMESTAMP  FUNCTION
#              | |         |   |||||     |         |
              sh-101     [001] .....    33.388469: do_dentry_open <-path_openat
              sh-101     [001] .....    37.068001: do_dentry_open <-path_openat
              ls-106     [000] .....    37.069901: do_dentry_open <-path_openat
              ls-106     [000] .....    37.072422: do_dentry_open <-path_openat
             cat-107     [000] .....    41.571282: do_dentry_open <-path_openat
             cat-107     [000] .....    41.571735: do_dentry_open <-path_openat

字段说明：

字段	含义
`ls-106`	任务名和PID
`[000]`	运行在哪个CPU核上
`....`	中断、抢占等状态标志位（见下）
`37.069901`	时间戳（秒）
`do_dentry_open`	当前调用的函数名（从符号表解析）