4. ftrace 基本操作：常用 tracer 的启用与数据读取

ftrace 的核心能力由多个 tracer（跟踪器）提供，每个 tracer 专注于不同的内核行为观测维度。在中断负载与 DMA 性能分析场景中，function、function_graph、irqsoff 和 preemptoff 是最常用的四个 tracer。本节将逐一演示它们的启用方法、数据读取方式及适用场景。

4.1 tracer 启用与切换通用流程

所有 tracer 的操作均通过 /sys/kernel/debug/tracing/ 目录下的伪文件系统完成。以下为通用操作步骤：

1. 挂载 debugfs（如未挂载）：mount -t debugfs none /sys/kernel/debug
2. 进入 tracing 目录：cd /sys/kernel/debug/tracing
3. 查看当前可用 tracer：cat available_tracers
4. 选择 tracer：echo function > current_tracer
5. 启动跟踪：echo 1 > tracing_on
6. 停止跟踪：echo 0 > tracing_on
7. 读取数据：cat trace 或 cat trace_pipe

4.2 function tracer：函数调用跟踪

function tracer 记录内核中每个被调用的函数入口，是定位驱动代码执行路径的基础工具。

启用与读取示例

# 切换到 function tracer
echo function > current_tracer

# 设置只跟踪特定函数（可选，减少噪音）
echo 'dma_alloc_coherent' > set_ftrace_filter

# 开启跟踪
echo 1 > tracing_on

# 执行目标操作（如触发 DMA 分配）
# ...

# 关闭跟踪
echo 0 > tracing_on

# 读取结果
cat trace | head -20

输出字段解析

4.3 function_graph tracer：函数调用图

function_graph 在 function 基础上增加了函数调用层级缩进和执行耗时，是分析函数内部延迟的利器。

启用与读取示例

# 切换到 function_graph tracer
echo function_graph > current_tracer

# 设置只跟踪指定函数及其子调用
echo 'dma_alloc_coherent' > set_graph_function

# 开启跟踪
echo 1 > tracing_on

# 执行目标操作
# ...

# 关闭跟踪
echo 0 > tracing_on

# 读取结果
cat trace | head -30

输出格式特点

• 缩进层级：每个函数调用前用 } 或 | 表示调用深度。
• 耗时标注：函数返回行左侧显示执行耗时（微秒），如 3.141 us。
• 调用链可视化：直观展示函数谁调用了谁，以及每层耗时。

4.4 irqsoff tracer：中断关闭延迟跟踪

irqsoff tracer 专门记录内核中关闭本地中断（IRQ）的最长持续时间，是衡量中断响应延迟的关键工具。DMA 完成中断如果被长时间屏蔽，将直接导致吞吐量下降。

启用与读取示例

# 切换到 irqsoff tracer
echo irqsoff > current_tracer

# 设置最大延迟阈值（微秒），超过此值才记录
echo 100 > tracing_max_latency

# 开启跟踪
echo 1 > tracing_on

# 等待或执行负载操作
# ...

# 关闭跟踪
echo 0 > tracing_on

# 读取最大延迟详情
cat trace

输出关键字段

4.5 preemptoff tracer：抢占关闭延迟跟踪

preemptoff tracer 记录内核关闭抢占（preemption）的最长持续时间。在 SMP 系统中，抢占关闭会导致其他 CPU 无法调度当前 CPU 上的任务，影响实时性。

启用与读取示例

# 切换到 preemptoff tracer
echo preemptoff > current_tracer

# 设置最大延迟阈值
echo 200 > tracing_max_latency

# 开启跟踪
echo 1 > tracing_on

# 执行负载
# ...

# 关闭跟踪
echo 0 > tracing_on

# 读取结果
cat trace

与 irqsoff 的对比

4.6 常用操作速查表

4.7 实战建议：DMA 驱动排查中的 tracer 选择

• 初步定位：使用 function tracer 配合 set_ftrace_filter 过滤 dma_* 函数，确认驱动是否调用了预期的 DMA API。
• 延迟分析：使用 function_graph 跟踪 dma_alloc_coherent 或 dmaengine_prep_slave_sg，查看每步耗时。
• 中断响应：使用 irqsoff 检测驱动中是否有过长的临界区导致 DMA 完成中断被延迟处理。
• 调度延迟：使用 preemptoff 检测 DMA 回调函数中是否关闭抢占过久，影响其他实时任务。