Linux中ftracer用于用户空间分析
gcc4.6 添加了一个编译选项 -mfentry， 当程序编译之后，程序中的所有函数，除了notrace属性
#define notrace __attribute__（（no_instrument_function））
的函数头上都会添加上call __fentry__，占用5个字节，__fentry__函数在程序中可以自定义， 比如在linux kernel中被定义为 retq直接返回。
sym_func_start（__fentry__）
retq
sym_func_end（__fentry__）
定义成retq的意思是我不想直接使用__fentry__， 其实现也是在内核启动的时候把__fentry__换成了nopl， 然后在需要trace内核函数时，再替换成对应的trampoline（中文： 蹦床）。
本篇讲解ftrace（function trace）在用户空间的应用。
以下代码来自此git工程：
https://github.com/x-lugoo/ftracer.git
ftracer.c中对__fentry__函数进行了自定义：
ftracer.c
asm（
“ .globl __fentry__
”
“__fentry__：
”
/* save arguments */
“ push %rax
”
“ push %rdi
”
“ push %rsi
”
“ push %rdx
”
“ push %rcx
”
“ push %r8
”
“ push %r9
”
“ movq %rsp，%rdi
”
“ call ftracer
”
“ pop %r9
”
“ pop %r8
”
“ pop %rcx
”
“ pop %rdx
”
“ pop %rsi
”
“ pop %rdi
”
“ pop %rax
”
“ ret
”）;
上面__fentry__函数的实现把所有传参寄存器（x86_64架构）全部压栈，然后把sp指针传给ftracer（）的第一个参数。
__attribute__（（used）） void ftracer（struct frame *fr）
{
if （！tenabled）
return;
struct trace *t = &tbuf［tcur++］;
if （tcur 》= tsize）
tcur = 0;
t-》tstamp = __builtin_ia32_rdtsc（）;
t-》src = fr-》caller;
t-》dst = fr-》callee;
t-》arg1 = fr-》rdi;
t-》arg2 = fr-》rsi;
t-》arg3 = fr-》rdx;
}
struct frame {
uint64_t r9;
uint64_t r8;
uint64_t rcx;
uint64_t rdx;
uint64_t rsi;
uint64_t rdi;
uint64_t rax;
uint64_t callee;
uint64_t caller;
};
其中callee是被调用函数地址，caller是调用函数地址 ，比如f1（）调用f2（）， f2函数头上调用了__fentry__， 那么__fentry__ 就可以从frame结构中的rax变量地址之后找到callee和caller
f1（） {
call f2
f2（） {
call __fentry__
ftracer（）的实现把函数调用参数，被调用函数，调用函数，函数执行时间戳都存在tbuf中
使用一个测试程序验证ftrace功能：
test.c
#include “ftracer.h”
#define mb（） asm volatile （“” ：：： “memory”）
void f3（int a， int b， int c）
{
mb（）;
}
void f2（int a， int b， int c）
{
f3（4， 5， 6）;
}
void f1（int a， int b， int c）
{
f2（7， 8， 9）;
}
main（）
{
ftrace_dump_at_exit（0）;
ftrace_enable（）;
f1（1， 2， 3）;
}
函数调用关系：main-》f1-》f2-》f3
编译：
gcc -c ftracer.cgcc -pg -mfentry ftracer.o test.c -o test
执行。/test的时候调用ftrace_dump（）， 打印出tbuf中的数据，
void ftrace_dump（unsigned max）
t = &tbuf［i］;
printf（“%llx %llx-》%llx %llx %llx %llx
”，
t-》tstamp，
t-》src， t-》dst，
t-》arg1， t-》arg2， t-》arg3）;
tbuf中包含函数调用关系和函数执行时时间戳：
。/test
2b4fcfe84137ab 4008d1-》400893 4 5 6 （f2-》f3）
2b4fcfe8413763 4008fe-》4008ac 7 8 9 （f1-》f2）
2b4fcfe84136ee 40092d-》4008d9 1 2 3 （main-》f1）
以上函数调用关系对应各个函数代码段：
function f2：
0x00000000004008a7 《+0》： callq 0x400657 《__fentry__》
0x00000000004008ac 《+5》： push %rbp
0x00000000004008ad 《+6》： mov %rsp，%rbp
0x00000000004008cc 《+37》： callq 0x40088e 《f3》
0x00000000004008d1 《+42》： nop
0x00000000004008d2 《+43》： leaveq
0x00000000004008d3 《+44》： retq
function f3：
0x000000000040088e 《+0》： callq 0x400657 《__fentry__》
0x0000000000400893 《+5》： push %rbp
0x00000000004008a6 《+24》： retq
function f1
0x00000000004008d4 《+0》： callq 0x400657 《__fentry__》
0x00000000004008d9 《+5》： push %rbp
0x00000000004008f4 《+32》： mov $0x7，%edi
0x00000000004008f9 《+37》： callq 0x4008a7 《f2》
0x00000000004008fe 《+42》： nop
0x00000000004008ff 《+43》： leaveq
0x0000000000400900 《+44》： retq
function main
0x0000000000400901 《+0》： callq 0x400657 《__fentry__》
0x0000000000400928 《+39》： callq 0x4008d4 《f1》
0x000000000040092d 《+44》： mov $0x0，%eax
0x0000000000400932 《+49》： pop %rbp
0x0000000000400933 《+50》： retq
总结：以上分析了ftracer用于用户空间，可以跟踪函数调用参数和函数执行时间戳。
小编最新一直被催更微信公众号文章，我最近一直在设计优化tracer视频课程，内容已经迭代了四五次了，希望到时候能通俗易懂、图文并茂地讲解linux内核中function tracer /function graph/ kprobe/kretprobe/trace event 的最底层原理和应用，预期三月下旬发布。
掌握之后将对linux kernel的研究学习方式和debug方式带来很大的帮助，big picture 如下图所示：
原文标题：当ftrace用于用户空间
文章出处：【微信公众号：linuxer】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。
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#define notrace __attribute__（（no_instrument_function））
的函数头上都会添加上call __fentry__，占用5个字节，__fentry__函数在程序中可以自定义， 比如在linux kernel中被定义为 retq直接返回。
sym_func_start（__fentry__）
retq
sym_func_end（__fentry__）
定义成retq的意思是我不想直接使用__fentry__， 其实现也是在内核启动的时候把__fentry__换成了nopl， 然后在需要trace内核函数时，再替换成对应的trampoline（中文： 蹦床）。
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以下代码来自此git工程：
https://github.com/x-lugoo/ftracer.git
ftracer.c中对__fentry__函数进行了自定义：
ftracer.c
asm（
“ .globl __fentry__
”
“__fentry__：
”
/* save arguments */
“ push %rax
”
“ push %rdi
”
“ push %rsi
”
“ push %rdx
”
“ push %rcx
”
“ push %r8
”
“ push %r9
”
“ movq %rsp，%rdi
”
“ call ftracer
”
“ pop %r9
”
“ pop %r8
”
“ pop %rcx
”
“ pop %rdx
”
“ pop %rsi
”
“ pop %rdi
”
“ pop %rax
”
“ ret
”）;
上面__fentry__函数的实现把所有传参寄存器（x86_64架构）全部压栈，然后把sp指针传给ftracer（）的第一个参数。
__attribute__（（used）） void ftracer（struct frame *fr）
{
if （！tenabled）
return;
struct trace *t = &tbuf［tcur++］;
if （tcur 》= tsize）
tcur = 0;
t-》tstamp = __builtin_ia32_rdtsc（）;
t-》src = fr-》caller;
t-》dst = fr-》callee;
t-》arg1 = fr-》rdi;
t-》arg2 = fr-》rsi;
t-》arg3 = fr-》rdx;
}
struct frame {
uint64_t r9;
uint64_t r8;
uint64_t rcx;
uint64_t rdx;
uint64_t rsi;
uint64_t rdi;
uint64_t rax;
uint64_t callee;
uint64_t caller;
};
其中callee是被调用函数地址，caller是调用函数地址 ，比如f1（）调用f2（）， f2函数头上调用了__fentry__， 那么__fentry__ 就可以从frame结构中的rax变量地址之后找到callee和caller
f1（） {
call f2
f2（） {
call __fentry__
ftracer（）的实现把函数调用参数，被调用函数，调用函数，函数执行时间戳都存在tbuf中
使用一个测试程序验证ftrace功能：
test.c
#include “ftracer.h”
#define mb（） asm volatile （“” ：：： “memory”）
void f3（int a， int b， int c）
{
mb（）;
}
void f2（int a， int b， int c）
{
f3（4， 5， 6）;
}
void f1（int a， int b， int c）
{
f2（7， 8， 9）;
}
main（）
{
ftrace_dump_at_exit（0）;
ftrace_enable（）;
f1（1， 2， 3）;
}
函数调用关系：main-》f1-》f2-》f3
编译：
gcc -c ftracer.cgcc -pg -mfentry ftracer.o test.c -o test
执行。/test的时候调用ftrace_dump（）， 打印出tbuf中的数据，
void ftrace_dump（unsigned max）
t = &tbuf［i］;
printf（“%llx %llx-》%llx %llx %llx %llx
”，
t-》tstamp，
t-》src， t-》dst，
t-》arg1， t-》arg2， t-》arg3）;
tbuf中包含函数调用关系和函数执行时时间戳：
。/test
2b4fcfe84137ab 4008d1-》400893 4 5 6 （f2-》f3）
2b4fcfe8413763 4008fe-》4008ac 7 8 9 （f1-》f2）
2b4fcfe84136ee 40092d-》4008d9 1 2 3 （main-》f1）
以上函数调用关系对应各个函数代码段：
function f2：
0x00000000004008a7 《+0》： callq 0x400657 《__fentry__》
0x00000000004008ac 《+5》： push %rbp
0x00000000004008ad 《+6》： mov %rsp，%rbp
0x00000000004008cc 《+37》： callq 0x40088e 《f3》
0x00000000004008d1 《+42》： nop
0x00000000004008d2 《+43》： leaveq
0x00000000004008d3 《+44》： retq
function f3：
0x000000000040088e 《+0》： callq 0x400657 《__fentry__》
0x0000000000400893 《+5》： push %rbp
0x00000000004008a6 《+24》： retq
function f1
0x00000000004008d4 《+0》： callq 0x400657 《__fentry__》
0x00000000004008d9 《+5》： push %rbp
0x00000000004008f4 《+32》： mov $0x7，%edi
0x00000000004008f9 《+37》： callq 0x4008a7 《f2》
0x00000000004008fe 《+42》： nop
0x00000000004008ff 《+43》： leaveq
0x0000000000400900 《+44》： retq
function main
0x0000000000400901 《+0》： callq 0x400657 《__fentry__》
0x0000000000400928 《+39》： callq 0x4008d4 《f1》
0x000000000040092d 《+44》： mov $0x0，%eax
0x0000000000400932 《+49》： pop %rbp
0x0000000000400933 《+50》： retq
总结：以上分析了ftracer用于用户空间，可以跟踪函数调用参数和函数执行时间戳。
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掌握之后将对linux kernel的研究学习方式和debug方式带来很大的帮助，big picture 如下图所示：
原文标题：当ftrace用于用户空间
文章出处：【微信公众号：linuxer】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。
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光敏电阻的主要参数和基本特性
东软睿驰NeuSAR列入AUTOSAR组织20周年纪念册成功案例
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