3. ftrace配置与启用

ftrace 作为 Linux 内核内置的跟踪框架，其功能集合由内核编译选项控制，运行时通过 tracefs 虚拟文件系统暴露接口。本章将系统讲解从内核配置到跟踪器启用的完整链路，确保你能够独立搭建 ftrace 运行环境。

3.1 内核配置选项：裁剪与开启 ftrace 核心功能

ftrace 的绝大多数功能默认集成在主流发行版内核中，但在嵌入式或定制内核场景下，需要手动确认以下关键配置项。配置通过 make menuconfig 或直接编辑 .config 文件完成。

3.2 挂载 tracefs：访问 ftrace 控制接口

ftrace 通过 tracefs 虚拟文件系统与用户空间交互，默认挂载点为 /sys/kernel/tracing。若该目录不存在或为空，需要手动挂载。

3.2.1 检查当前挂载状态

# 查看 tracefs 是否已挂载
mount | grep tracefs

# 典型输出示例
# tracefs on /sys/kernel/tracing type tracefs (rw,relatime)

3.2.2 手动挂载 tracefs

# 创建挂载点（如果不存在）
sudo mkdir -p /sys/kernel/tracing

# 挂载 tracefs
sudo mount -t tracefs tracefs /sys/kernel/tracing

# 验证挂载
ls /sys/kernel/tracing/

挂载成功后，/sys/kernel/tracing/ 目录下会出现一系列控制文件和跟踪输出文件，核心文件清单如下：

3.3 启用与禁用跟踪器：从 current_tracer 到 tracing_on

ftrace 的跟踪器启用分为两个层面：选择跟踪器类型 和 控制全局开关。以下通过完整流程演示如何启用 function_graph 跟踪器。

3.3.1 查看可用跟踪器

cat /sys/kernel/tracing/available_tracers

# 输出示例（不同内核版本有差异）
# function_graph function nop

其中 nop 表示空跟踪器（不执行任何跟踪），function 为函数调用跟踪器，function_graph 为函数调用图跟踪器。

3.3.2 启用指定跟踪器

# 切换到 function_graph 跟踪器
echo function_graph > /sys/kernel/tracing/current_tracer

# 验证当前跟踪器
cat /sys/kernel/tracing/current_tracer
# 输出: function_graph

3.3.3 控制全局跟踪开关

# 启用跟踪（开始记录数据）
echo 1 > /sys/kernel/tracing/tracing_on

# 执行目标负载（例如触发一个驱动操作）
# ...

# 暂停跟踪（停止记录，但保留缓冲区数据）
echo 0 > /sys/kernel/tracing/tracing_on

3.3.4 读取跟踪结果

# 查看跟踪输出
cat /sys/kernel/tracing/trace

# 实时流式输出（按 Ctrl+C 退出）
cat /sys/kernel/tracing/trace_pipe

3.4 跟踪器启用流程总览

下图展示了从内核配置到跟踪数据读取的完整操作流程，帮助建立全局视角。

3.5 快速启用/禁用脚本模板

以下脚本封装了 ftrace 的启用与禁用流程，适用于驱动性能分析的快速迭代场景。

3.5.1 启用跟踪脚本

#!/bin/bash
# enable_ftrace.sh - 启用 function_graph 跟踪器并限定跟踪范围

TRACING_DIR="/sys/kernel/tracing"

# 切换到 function_graph 跟踪器
echo function_graph > $TRACING_DIR/current_tracer

# 设置过滤：只跟踪指定驱动模块的函数
echo "my_driver_*" > $TRACING_DIR/set_ftrace_filter

# 设置缓冲区大小（每个 CPU 4MB）
echo 4096 > $TRACING_DIR/buffer_size_kb

# 清空历史跟踪数据
echo > $TRACING_DIR/trace

# 启用全局跟踪
echo 1 > $TRACING_DIR/tracing_on

echo "ftrace 已启用，跟踪范围：my_driver_*"

3.5.2 禁用跟踪脚本

#!/bin/bash
# disable_ftrace.sh - 停止跟踪并保存结果

TRACING_DIR="/sys/kernel/tracing"

# 暂停跟踪
echo 0 > $TRACING_DIR/tracing_on

# 保存跟踪结果到文件
cp $TRACING_DIR/trace ./ftrace_output_$(date +%Y%m%d_%H%M%S).log

# 恢复默认跟踪器（nop）
echo nop > $TRACING_DIR/current_tracer

echo "ftrace 已禁用，跟踪结果已保存"

3.6 常见问题与排查