如何通過(guò)Tracealyzer實(shí)現(xiàn)Linux系統(tǒng)的跟蹤？

Tracealyzer是Percepio 公司開(kāi)發(fā)的一款可視化跟蹤工具， 目前它提供了30多種相互關(guān)聯(lián)的運(yùn)行時(shí)行為視圖，支持裸機(jī)、FreeRTOS、μC/OS-III、Zephyr、ThreadX、VxWorks、Linux系統(tǒng)的跟蹤。能夠幫助開(kāi)發(fā)人員加快固件的開(kāi)發(fā)，減少對(duì)系統(tǒng)驗(yàn)證和性能優(yōu)化所需要的時(shí)間。

本文將介紹如何通過(guò)Tracealyzer實(shí)現(xiàn)Linux系統(tǒng)的跟蹤。

1)在Linux主機(jī)上安裝Tracealyzer

Tracealyzer應(yīng)用可以運(yùn)行在Windows系統(tǒng)和Linux系統(tǒng)上，如果在在Linux系統(tǒng)上安裝應(yīng)用，需Mono框架支持。

可以參考Tracealyzer應(yīng)用程序目錄中的RunningOnLinux.txt。其中包含針對(duì)某些Linux發(fā)行版的附加說(shuō)明。

2)在目標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置LTTng

在運(yùn)行Linux系統(tǒng)的目標(biāo)設(shè)備上安裝LTTng(Linux Trace Toolkit next generation)，具體步驟與使用的目標(biāo)系統(tǒng)相關(guān)。為了熟悉LLTng，可以先在主機(jī)上安裝。在Ubuntu系統(tǒng)上，只需要幾個(gè)apt-get命令。

確保運(yùn)行跟蹤的用戶(hù)位于tracing group組，或者使用root用戶(hù)進(jìn)行跟蹤。

在某些情況下，你需要在記錄跟蹤之前以root用戶(hù)身份啟動(dòng)lttng -sessiond。

安裝LLTng并確保用戶(hù)位于tracing group后，可以創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的跟蹤，例如:

lttng create

lttng enable-event -k sched_*

lttng add-context -k -t pid

lttng add-context -k -t ppid

lttng start

# Run some test command to get more activity in the trace echo “Hello world” | wc

lttng stop

lttng destroy

如果設(shè)置正確，將在~/ ltng -traces中記錄跟蹤信息。在Tracealyzer中選擇File ->Open→Open Folder加載trace文件。

3)在Tracealyzer中查看LTTng跟蹤記錄

在Linux系統(tǒng)中，使用Tracealyzer應(yīng)用目錄中的launch-tz.sh腳本啟動(dòng)Tracealyzer。

$ cd Tracealyzer--linux64

$ ./launch-tz.sh

如果不熟悉Tracealyzer，可以參考https://percepio.com/tag/tzlinux/下的Linux跟蹤系列文章。

接下來(lái)，閱讀Tracealyzer用戶(hù)手冊(cè)。用戶(hù)手冊(cè)可以在Help菜單中找到。建議閱讀Views、Tools、Event Mapping、User Events和Intervals and State Machines章節(jié)。TraceRecorder的部分僅適用于RTOS跟蹤。

確保在設(shè)置中啟用了“Raw Events”，參見(jiàn)File ->Settings->Project Settings->Performance Settings，確保“Include Raw Events”項(xiàng)選中。

下一步是從目標(biāo)系統(tǒng)獲取LTTng跟蹤記錄。首先，使用File ->Open->Open Folder并選擇root下跟蹤文件夾，可以打開(kāi)上一步中記錄的跟蹤信息。

更簡(jiǎn)便的方法是使用Trace菜單中的Tracealyzer Library Tool，用戶(hù)可以使用SSH連接直接從Tracealyzer應(yīng)用中控制和下載跟蹤。

Target Library工具

使用Target Library，你可以設(shè)置目標(biāo)配置文件，以便于訪(fǎng)問(wèn)。使用New按鈕創(chuàng)建一個(gè)新的配置文件，設(shè)置目標(biāo)地址，用戶(hù)名和密碼或私鑰文件。配置文件創(chuàng)建完成后，通過(guò)Connect按鈕連接到目標(biāo)。

連接后，Target Library界面將打開(kāi)一個(gè)新標(biāo)簽，其中包含三個(gè)主要部分，跟蹤會(huì)話(huà)控制面板、命令日志和命令詳細(xì)信息框。單擊Start New Session按鈕啟動(dòng)新會(huì)話(huà)。默認(rèn)情況下，已經(jīng)定義了一個(gè)TzTrace會(huì)話(huà)，它被預(yù)先配置為包括scheduling調(diào)度、syscalls系統(tǒng)調(diào)用、signals信號(hào)和UST事件。用戶(hù)可以使用Sessions和Channels Editor創(chuàng)建自己的設(shè)置。

Quick Connect選項(xiàng)

Target Library工具還提供了一個(gè)“Quick Connect”選項(xiàng)，位于左下角，允許用戶(hù)在一個(gè)字符串中指定所有參數(shù)，例如:

host=raspberrypi;user=pi;pass=raspberry;

Quick Connect選項(xiàng)的完整列表如下：

host -目標(biāo)的主機(jī)名或地址

port - SSH端口(默認(rèn)為22)

myhost -目標(biāo)端看到的主機(jī)地址，可以不指定，但如果目標(biāo)無(wú)法查找主機(jī)的主機(jī)名，則需顯式指定。

user—要連接的用戶(hù)

pass -用戶(hù)的密碼

keyFile -用于公鑰身份驗(yàn)證的密鑰文件，注意F大寫(xiě)。

cmdname - lttng命令的名稱(chēng)。默認(rèn)為lttng，但在使用前綴或類(lèi)似的情況下可以重寫(xiě)。

輸入連接字符串后，即可以使用 “Connect”按鈕進(jìn)行連接。這需要主機(jī)已安裝lttng -relayd工具，通常使用發(fā)行版的lytng -tools包安裝。如果在Windows主機(jī)上運(yùn)行Tracealyzer，則需要使用Windows Services For Linux，并確保在該環(huán)境中安裝并可訪(fǎng)問(wèn)lttng -relayd。

為了獲得最佳體驗(yàn)，我們建議在包含調(diào)度事件的內(nèi)核通道上啟用pid和ppid上下文字段。在跟蹤用戶(hù)空間事件(UST)時(shí)，建議啟用vtid上下文。這將有助于Tracealyzer在某些特殊情況下正確呈現(xiàn)事件，特別是涉及多核系統(tǒng)中的遷移。

用于Linux跟蹤的Tracealyzer特性

當(dāng)查看LTTng跟蹤信息時(shí)，Tracealyzer提供了專(zhuān)為L(zhǎng)inux系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分析功能:

Signals And Syscalls資源管理器工具，可以幫助分析進(jìn)程如何通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用與內(nèi)核交互。例如，它可以讓你跟蹤正在訪(fǎng)問(wèn)的文件。它將嘗試幫助你跟蹤文件描述符(有一些限制)，并幫助識(shí)別失敗的調(diào)用。它可以顯示每個(gè)線(xiàn)程、進(jìn)程或進(jìn)程樹(shù)的系統(tǒng)調(diào)用列表。此外，它還可以展示信號(hào)是如何產(chǎn)生和傳遞的。

syscalls plot繪制系統(tǒng)調(diào)用的持續(xù)時(shí)間。它支持兩種模式:執(zhí)行時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間。前者將只考慮線(xiàn)程處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)的時(shí)間，而后者將包括線(xiàn)程切換出(即阻塞)的時(shí)間。

Communication flow view視圖具有特定于linux的模式，可以通過(guò)view菜單訪(fǎng)問(wèn)。它支持進(jìn)程樹(shù)模式、信號(hào)模式和文件描述符模式。后者可以幫助您跟蹤進(jìn)程如何通過(guò)管道等進(jìn)行通信。

如果在主跟蹤視圖或事件日志中選擇raw event并右鍵單擊它，則可以向快速繪圖中添加數(shù)字字段。這可以用于任何事件類(lèi)型，包括自己的用戶(hù)空間跟蹤事件。

Linux事件

Tracealyzer內(nèi)置了對(duì)以下類(lèi)型的Linux內(nèi)核事件的感知:

調(diào)度事件(內(nèi)核域中的sched_*)

信號(hào)事件(內(nèi)核域中的signal_*)

IRQ和SoftIRQ事件(內(nèi)核域的irq_*)

系統(tǒng)調(diào)用(在內(nèi)核域中--sycall -a)

其他事件將以“Raw Events”的形式呈現(xiàn)。默認(rèn)情況下，Tracealyzer不會(huì)解釋這些事件，只會(huì)在跟蹤視圖中顯示為事件標(biāo)簽(即那些具有青色背景色的事件標(biāo)簽)，并且也會(huì)在事件日志中列出。

注意，Raw Events可以通過(guò)“Event Interpretation”來(lái)配置，以創(chuàng)建“User Events”。這些可以在用戶(hù)事件信號(hào)圖中繪制，并轉(zhuǎn)換為狀態(tài)機(jī)或自定義間隔。請(qǐng)參閱Tracealyzer用戶(hù)手冊(cè)中的“Event Mapping”、“User Events”和“Intervals and State Machines”章節(jié)。

Tracealyzer目標(biāo)庫(kù)使用LTTng接口，通過(guò)SSH連接到目標(biāo)系統(tǒng)上的LTTng。LTTng接口對(duì)快照的支持有限。用戶(hù)也可以通過(guò)終端手動(dòng)控制LTTng。然后將跟蹤目錄傳輸?shù)街鳈C(jī)，使用File ->Open Folder打開(kāi)。

緩沖區(qū)覆蓋不均勻的跟蹤可能會(huì)有問(wèn)題，多核Linux系統(tǒng)上的快照跟蹤有時(shí)就是這種情況。不均勻緩沖區(qū)覆蓋，指的是不同的LTTng通道或事件流覆蓋不同時(shí)間段的場(chǎng)景。如果為一個(gè)核調(diào)度數(shù)據(jù)的時(shí)間為30秒，而為另一個(gè)核調(diào)度數(shù)據(jù)的時(shí)間只有5秒，那么這些時(shí)間不一定在跟蹤的開(kāi)始或結(jié)束時(shí)對(duì)齊。這使得Tracealyzer很難同步調(diào)度跟蹤。這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)確保捕獲整個(gè)跟蹤來(lái)避免，例如通過(guò)將跟蹤流傳輸?shù)侥繕?biāo)文件系統(tǒng)(存儲(chǔ)在目標(biāo)上)。

審核編輯：劉清