ftrace 全面入门和实战指南 (Part 1 - 被动监控方)

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作者：嵌入式 Jerry
适用对象：Linux 驱动开发者 / BSP 经验积累者 / Yocto 开发环境下的内核调试需求者

一、ftrace 是什么？

ftrace 是 Linux 内核内置的函数级跟踪工具链，允许我们无需改动代码，即可在运行时动态观察内核中的函数调用、事件执行、互斥进入和优先级切换等具体行为。

ftrace 核心特点是：

• 基于 debugfs
• 基于 mcount/动态跳转
• 无需修改代码
• 可分析函数调用路径和耗时
• 支持事件级 tracepoint hook

二、基本进入与 debugfs 环境

先确认内核配置启用了 ftrace 支持：

zcat /proc/config.gz | grep CONFIG_FTRACE
CONFIG_FTRACE=y
CONFIG_FUNCTION_TRACER=y
CONFIG_FUNCTION_GRAPH_TRACER=y

挂载 debugfs：

mount -t debugfs none /sys/kernel/debug

为方便，建议组合使用:

cd /sys/kernel/debug/tracing

根目录里有许多关键控制文件：

三、实战需求场景：根据问题查询实际函数

场景： i.MX8MP 平台上，USB 设备无响应，用 dmesg 和 printk 无法确定是否调用了 usb_add_hcd() 和 usb_create_hcd()

目标： 无需修改内核，监控调用流程

四、实操步骤：Function Tracer

4.1 选择跟踪器

echo function > current_tracer

4.2 设置过滤函数

echo usb_add_hcd > set_ftrace_filter
echo usb_create_hcd >> set_ftrace_filter

4.3 清空记录 & 启动 tracing

echo > trace
echo 1 > tracing_on

此时提供 USB 设备，触发 probe

4.4 停止 tracing & 查看 trace

echo 0 > tracing_on
cat trace

输出示例：

usbhcd_probe()
  usb_create_hcd()
  usb_add_hcd()

五、function_graph 深层分析

切换跟踪器：

echo function_graph > current_tracer
echo usb_add_hcd > set_graph_function

输出示例：

usb_add_hcd() {
  usb_get_hcd()
  usb_alloc_dev()
  ...
} = 432.34 us

可直接分析耗时和子调用链

六、应用分析和扩展

七、总结：你不需要写代码，ftrace 已经做好了全部

• 只需操作 debugfs 中的几个文件
• 可监控任意函数
• 适合 BSP 分析 / 动态 probe 确认 / 急难应急
• 配合 trace-cmd / kernelshark 可进一步可视化

Part 2 (下篇)：将讲解如何通过 trace_printk() 和 trace_event 在驱动中为 ftrace 添加个性化记录，完成一条从 “需求打点” 到 “ftrace 查询” 的专用跟踪链。

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