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使用 ftrace

ftrace 是偵錯工具 Linux kernel。以下各節將詳細說明基本 ftrace 功能、ftrace 會用於擷取核心事件和動態 ftrace。

如要進一步瞭解無法使用的進階 ftrace 功能請參閱 Systrace 的 ftrace 說明文件 <kernel tree>/Documentation/trace/ftrace.txt。

透過追蹤記錄擷取核心事件

atrace (frameworks/native/cmds/atrace) 使用 ftrace 擷取核心事件。而 systrace.py (在後續版本的 Catapult) 使用 ADB 要在裝置上執行追蹤記錄atrace 會執行以下操作：

設定屬性來設定使用者模式追蹤 (debug.atrace.tags.enableflags)。
透過寫入適當的 Ftrace 功能啟用所需的 ftrace 功能 ftrace sysfs 節點。但由於 ftrace 支援更多功能，因此您可以有些 sysfs 節點則自行使用 atrace

請使用追蹤記錄來設定更新為適當的值。房源為位元遮罩，沒有任何商品不以查看適當標題的方式來判斷正確的值這可能會發生在 Android 版本之間出現的差異。

啟用 ftrace 事件

ftrace sysfs 節點位於 /sys/kernel/tracing，且追蹤記錄中事件會分為 /sys/kernel/tracing/events 類別。

如要分別為每個類別啟用事件，請使用：

echo 1 > /sys/kernel/tracing/events/irq/enable

如要為個別事件啟用事件，請使用：

echo 1 > /sys/kernel/tracing/events/sched/sched_wakeup/enable

如果透過寫入 sysfs 節點的方式啟用額外事件，這些事件不會透過追蹤記錄重設。常見模式 Qualcomm 裝置啟用程序必須為啟用 kgsl (GPU) 和 mdss (顯示管道) 追蹤點，然後使用追蹤記錄或 systrace：

adb shell "echo 1 > /sys/kernel/tracing/events/mdss/enable"
adb shell "echo 1 > /sys/kernel/tracing/events/kgsl/enable"
./systrace.py sched freq idle am wm gfx view binder_driver irq workq ss sync -t 10 -b 96000 -o full_trace.html

您也可以在不使用 atrace 或 systrace 的情況下使用 ftrace 當您想取得僅限核心的追蹤記錄 (或如果您花了時間寫入) 使用者模式追蹤屬性)。如果只要執行 ftrace：

將緩衝區空間設為足以擷取追蹤記錄的值：
```
echo 96000 > /sys/kernel/tracing/buffer_size_kb
```

啟用追蹤：

echo 1 > /sys/kernel/tracing/tracing_on

執行測試，然後停用追蹤功能：
```
echo 0 > /sys/kernel/tracing/tracing_on
```

傾印追蹤記錄：

cat /sys/kernel/tracing/trace > /data/local/tmp/trace_output

trace_output 會以文字形式提供追蹤記錄。如何使用投石機，取得 Catapult GitHub 存放區並執行 trace2html：

catapult/tracing/bin/trace2html ~/path/to/trace_file

根據預設，這在相同的寫入要求中寫入 trace_file.html 目錄。

建立事件的關聯性

查看 Catapult 視覺化呈現和 Ftrace 經常會很實用同時記錄例如一些 ftrace 事件 (尤其是特定供應商不是以 Catapult 呈現的影像。不過，Catapult 的時間戳記是相對於追蹤記錄中的第一個事件或特定時間戳記而原始 ftrace 時間戳記則依據特定記錄 Linux 核心中的絕對時鐘來源。

如何找出 Catapult 事件中的特定 ftrace 事件：

開啟原始 ftrace 記錄。以下是新版 Systrace 中的追蹤記錄預設會壓縮：
- 如果你使用 --no-compress 擷取 Systrace，這裡「BEGIN TRACE」開頭的 html 檔案。
- 如果沒有，請執行 Catapult 樹狀結構 (tracing/bin/html2trace)，解壓縮追蹤記錄。
在 Catapult 視覺化內容中找出相對時間戳記，
在此追蹤記錄的開頭處尋找一行內容，內含以下程式碼： tracing_mark_sync。如下所示：
```
<5134>-5134  (-----) [003] ...1    68.104349: tracing_mark_write: trace_event_clock_sync: parent_ts=68.104286
```
敬上
如果這一行不存在 (或者您使用了沒有追蹤記錄的 ftrace)，則顯示時間取決於 ftrace 記錄檔中的第一個事件。
1. 將相對時間戳記 (以毫秒為單位) 加入 parent_ts (以秒為單位)。
2. 搜尋新的時間戳記。

這些步驟應讓您已能達到 (或至少接近) 事件。

使用動態 ftrace

當 systrace 和標準 ftrace 不足時，相關課程：動態 ftrace。動態追蹤記錄包括重新編寫核心程式碼，因此無法在正式環境中使用與核心的結構有關不過， 2015 年和 2016 年最終使用了動態 Ftrace 造成的根本原因。尤其是可以對不可中斷的睡眠進行偵錯，因為你可以取得堆疊追蹤您每次觸發函式時都會觸發不可中斷的睡眠。您也可以對已停用乾擾和先佔設定的區段進行偵錯，這有助於證明問題

如要啟用動態 ftrace，請編輯核心的定義：

移除 CONFIG_STRICT_MEMORY_RWX (如果有的話)。如果您使用 3.18 版或新版 arm64 並不需要
新增下列指令：CONFIG_DYNAMIC_FTRACE=y, CONFIG_FUNCTION_TRACER=y, CONFIG_IRQSOFF_TRACER=y、CONFIG_FUNCTION_PROFILER=y 和 CONFIG_PREEMPT_TRACER=y
重新建構並啟動新核心。
執行下列指令，檢查可用的追蹤器：
```
cat /sys/kernel/tracing/available_tracers
```
確認指令傳回 function、irqsoff。 preemptoff和preemptirqsoff。

請執行下列指令，確保動態 ftrace 正常運作：

cat /sys/kernel/tracing/available_filter_functions | grep <a function you care about>

完成上述步驟後，您就能使用動態 ftrace、函式分析器 irqsoff 分析器和可用的先佔分析器我們強烈建議參閱這些主題的 ftrace 說明文件，再使用因為功能強大但複雜而複雜irqsoff 和先佔有助於確認駕駛人可能會中斷會議或先佔關閉這項功能的時間太長

函式分析器是效能問題的最佳選擇，這類分析器經常來判定函式呼叫的位置。

顯示問題：HDR 相片 + 旋轉觀景窗

在這個問題中，請使用 Pixel XL 拍攝 HDR+ 相片，旋轉觀景窗每次都會造成卡頓。我們運用函式分析器在一小時內解決問題。如要搭配範例下載追蹤記錄的 ZIP 檔案 (請一併下載包含本節提及的其他追蹤記錄)、將檔案解壓縮，然後開啟 trace_30898724.html 檔案。

追蹤記錄顯示，在「ion_client_destroy」不中斷的睡眠。價格高昂函數，但呼叫頻率不高，因為 ion 用戶端應該其中涉及許多配置。一開始，問題發生在 Hexagon 程式碼 Halide 確實是問題所在 (因為她為每個人建立了新的用戶端) 資源釋出時，便會銷毀用戶端，但成本太高)。為所有 Hexagon 改用單一離子用戶端配置改善了狀況，但卡頓並未修正。

此時，我們需要知道是誰來電，ion_client_destroy 這時就要使用函式分析器：

由於函式有時會由編譯器重新命名，因此請確認「ion_client_destroy」在使用以下條件時：
```
cat /sys/kernel/tracing/available_filter_functions | grep ion_client_destroy
```

確認找到項目後，將其當做 ftrace 篩選器使用：

echo ion_client_destroy > /sys/kernel/tracing/set_ftrace_filter

開啟函式分析器：

echo function > /sys/kernel/tracing/current_tracer

在每次呼叫篩選器函式時開啟堆疊追蹤：

echo func_stack_trace > /sys/kernel/tracing/trace_options

增加緩衝區空間：

echo 64000 > /sys/kernel/tracing/buffer_size_kb

開啟追蹤功能：
```
echo 1 > /sys/kernel/tracing/trace_on
```

執行測試並取得追蹤記錄：

cat /sys/kernel/tracing/trace > /data/local/tmp/trace

查看追蹤記錄，查看大量和許多堆疊追蹤：

    cameraserver-643   [003] ...1    94.192991: ion_client_destroy <-ion_release
    cameraserver-643   [003] ...1    94.192997: <stack trace>
 => ftrace_ops_no_ops
 => ftrace_graph_call
 => ion_client_destroy
 => ion_release
 => __fput
 => ____fput
 => task_work_run
 => do_notify_resume
 => work_pending

根據離子驅動器的檢查結果使用者空間函式關閉後，ion_client_destroy 被發送垃圾資訊 Fd 到 /dev/ion，而不是隨機核心驅動程式。搜尋針對 \"/dev/ion\" 的 Android 程式碼集，我們發現多個供應商驅動程式和 Hexagon 駕駛員一樣，開啟/關閉 /dev/ion (建立及刪除新的 ion 用戶端) 時則需要新的離子分配請變更為使用已在程序生命週期內修正錯誤。

如果函式分析器的資料不夠具體，您可以結合支援函式分析器的 ftrace 追蹤點。您必須在以下位置啟用 ftrace 事件：和平常一樣，並且會在您的追蹤記錄中交錯使用。如果特定服務中偶爾有長時間不中斷的睡眠，這項功能就非常實用：將 ftrace 篩選器設為所需函式，啟用追蹤點、擷取追蹤記錄。您可以使用下列條件剖析產生的追蹤記錄 trace2html，找到所需事件，然後取得附近的堆疊追蹤在原始追蹤記錄中列出

使用 Lockstat

有時候，ftrace 可能不足，而您實際上需要針對因為核心鎖定爭用情形還有一個核心選項值得嘗試： CONFIG_LOCK_STAT。這個替代方案非常不得已會加載超越大多數裝置所能處理的核心。

不過，Lockstat 會使用偵錯對許多其他應用程式來說這都很實用適合所有人執行裝置引導作業應設法找出方法讓這類功能正常運作因為您認為這個階段「如果只有我能開啟 LOCK_STAT，我可以確認或拒絕這個情況從 5 天縮短到 5 天就造成問題。」

顯示問題：使用非 SCHED_FIFO 核心在最大負載時處於 SCHED_FIFO 狀態時處於停滯狀態

在這個問題中，當所有核心達到上限時，SCHED_FIFO 執行緒就會停滯會以非 SCHED_FIFO 執行緒載入。我們有一項追蹤記錄顯示大幅鎖定在 VR 應用程式中，對 Fd 的爭用情況進行質疑，但我們無法輕易判斷該 FD 目前使用的 FD。如要連同範例操作，請下載 ZIP 檔案追蹤記錄檔案，其中也包含上述提及的其他追蹤區段)，解壓縮檔案，然後在瀏覽器中開啟 trace_30905547.html 檔案。

我們假設 Ftrace 本身是鎖定爭用來源低優先順序的執行緒會開始寫入 ftrace 管道，然後才會釋放鎖定。這是最糟糕的情況導致混合非常低優先順序的執行緒寫入 Ftrace 標記，以及一些優先順序較高的執行緒，在 CPU 上旋轉至模擬完全載入的裝置

我們無法使用 ftrace 偵錯，因此 LOCK_STAT 運作正常然後關閉應用程式中所有其他追蹤。結果顯示鎖頭圖示爭用是來自 Ftrace 的結果，因為其他爭用情況執行 ftrace 時鎖定追蹤記錄。

如果您可以使用設定選項啟動核心，鎖定追蹤功能就類似於 ftrace：

啟用追蹤：
```
echo 1 > /proc/sys/kernel/lock_stat
```
執行測試。
停用追蹤：
```
echo 0 > /proc/sys/kernel/lock_stat
```

傾印追蹤記錄：

cat /proc/lock_stat > /data/local/tmp/lock_stat

如要瞭解如何解讀結果，請參閱 Lockstat 說明文件通知時間：<kernel>/Documentation/locking/lockstat.txt。

使用供應商追蹤點

先使用上游追蹤點，但有時候您需要使用廠商追蹤點：

  { "gfx",        "Graphics",         ATRACE_TAG_GRAPHICS, {
        { OPT,      "events/mdss/enable" },
        { OPT,      "events/sde/enable" },
        { OPT,      "events/mali_systrace/enable" },
    } },

追蹤點可透過 HAL 服務擴充，可讓您新增裝置專屬的追蹤記錄點數/類別。追蹤點已整合 Perfetto、atrace/systrace 以及裝置端系統追蹤應用程式

用於實作追蹤點/類別的 API 如下：

listCategory() 會產生 (vec<TracingCategory>類別)
enableCategory(vec<string>類別) 產生 (狀態狀態);
stopAllCategory() 產生 (狀態狀態);

，瞭解如何調查及移除這項存取權。如要進一步瞭解，請參閱 Android 開放原始碼計畫：