4. function tracer：追踪所有内核函数调用，理解调用链，使用 set_ftrace_filter

好，咱们继续往下走。前面几章我们聊了 function_graph tracer，看到了函数间的调用关系图。但有时候，你不需要那么花哨的图表，你只想简单粗暴地知道：某个函数到底有没有被调用？被调用了多少次？

这时候，function tracer 就该登场了。它比 function_graph 更轻量，只记录函数入口和出口，不画调用树。说白了，它就是个“函数调用计数器”加上“调用栈记录器”。

function tracer 是什么？

function tracer 是 Ftrace 家族里最基础、最常用的一个 tracer。它会在每个内核函数的入口和出口处插入钩子，记录下调用信息。你可以用它来：

• 确认某个函数是否被执行
• 统计函数的调用次数
• 追踪函数的调用路径（调用链）
• 定位性能热点

我个人习惯在排查“某个功能是否生效”时，第一个想到的就是 function tracer。比如，我怀疑某个驱动没加载成功，直接 trace 它的 probe 函数，看有没有被调用，一目了然。

如何启用 function tracer

启用方式很简单，跟其他 tracer 一样：

# 切换到 function tracer
echo function > /sys/kernel/debug/tracing/current_tracer

# 查看当前 tracer
cat /sys/kernel/debug/tracing/current_tracer

然后你就可以查看 trace 输出了：

cat /sys/kernel/debug/tracing/trace

输出大概长这样：

# tracer: function
#
# entries-in-buffer/entries-written: 1423/1423   #P:4
#
#                              _-----=> irqs-off
#                             / _----=> need-resched
#                            | / _---=> hardirq/softirq
#                            || / _--=> preempt-depth
#                            ||| /     delay
#           TASK-PID   CPU#  ||||    TIMESTAMP  FUNCTION
#              | |       |   ||||       |         |
           <idle>-0     [000] d..1  123.456789: _raw_spin_lock <- tick_nohz_idle_enter
           <idle>-0     [000] d..1  123.456790: tick_nohz_idle_enter <- cpu_idle_loop
           <idle>-0     [000] d..1  123.456791: rcu_idle_enter <- tick_nohz_idle_enter

嗯，这里要注意：默认情况下，function tracer 会追踪所有内核函数。这意味着你的 trace 输出会非常庞大，几秒钟就能刷出几万行。所以，我们通常需要配合 set_ftrace_filter 来缩小范围。

set_ftrace_filter：精准控制追踪范围

这是 function tracer 最强大的功能之一。通过 set_ftrace_filter，你可以指定只追踪某些函数，或者排除某些函数。

基本用法

# 只追踪 do_sys_open 函数
echo do_sys_open > /sys/kernel/debug/tracing/set_ftrace_filter

# 查看当前过滤规则
cat /sys/kernel/debug/tracing/set_ftrace_filter

设置之后，再启用 function tracer，trace 输出里就只会包含 do_sys_open 的调用记录了。

支持通配符

你可以用 * 通配符来匹配一组函数：

# 追踪所有以 "ext4_" 开头的函数
echo ext4_* > /sys/kernel/debug/tracing/set_ftrace_filter

# 追踪所有包含 "tcp" 的函数
echo *tcp* > /sys/kernel/debug/tracing/set_ftrace_filter

我曾经在排查一个 ext4 文件系统的性能问题时，就用 ext4_* 过滤出了所有 ext4 相关的函数调用，然后发现某个写操作频繁调用 ext4_journal_start，最终定位到是日志提交过于频繁导致的性能瓶颈。

多函数过滤

你也可以一次指定多个函数，用空格或换行分隔：

# 方式一：空格分隔
echo "do_sys_open do_sys_close vfs_read" > /sys/kernel/debug/tracing/set_ftrace_filter

# 方式二：逐行添加
echo do_sys_open >> /sys/kernel/debug/tracing/set_ftrace_filter
echo do_sys_close >> /sys/kernel/debug/tracing/set_ftrace_filter
echo vfs_read >> /sys/kernel/debug/tracing/set_ftrace_filter

排除某些函数

有时候你只想排除少数几个函数，可以用 set_ftrace_notrace：

# 不追踪 schedule 和 preempt_schedule
echo schedule > /sys/kernel/debug/tracing/set_ftrace_notrace
echo preempt_schedule >> /sys/kernel/debug/tracing/set_ftrace_notrace

为什么需要排除？因为 schedule 这类函数调用太频繁了，会刷屏，而且对性能影响较大。我在做生产环境性能分析时，通常会先把 schedule、preempt_schedule、_raw_spin_lock 这些高频函数排除掉，否则 trace 输出里全是它们，根本看不清真正关心的函数。

理解调用链

function tracer 的输出里，每一行都包含了一个关键信息：调用者。格式是 被调函数 <- 调用者。

比如：

tick_nohz_idle_enter <- cpu_idle_loop

这表示 cpu_idle_loop 调用了 tick_nohz_idle_enter。

通过这种“被调函数 <- 调用者”的链式关系，你可以反向推导出完整的调用路径。举个例子，如果你看到：

do_sys_open <- SyS_open
SyS_open <- do_syscall_64
do_syscall_64 <- entry_SYSCALL_64

那么调用链就是：

entry_SYSCALL_64 → do_syscall_64 → SyS_open → do_sys_open

这比 function_graph 的树形结构更简洁，适合快速定位“谁调用了谁”。

实际案例：追踪文件打开操作

假设你想知道系统里谁在频繁打开文件，可以这样做：

# 1. 设置过滤
echo do_sys_open > /sys/kernel/debug/tracing/set_ftrace_filter

# 2. 启用 tracer
echo function > /sys/kernel/debug/tracing/current_tracer

# 3. 等待几秒，收集数据
sleep 5

# 4. 查看结果
cat /sys/kernel/debug/tracing/trace | head -50

输出可能类似：

  bash-1234  [001] ....  456.789012: do_sys_open <- SyS_open
  nginx-5678 [002] ....  456.789015: do_sys_open <- SyS_open
  nginx-5678 [002] ....  456.789018: do_sys_open <- SyS_open
  java-9012  [003] ....  456.789020: do_sys_open <- SyS_open

你看，哪个进程在调用 do_sys_open，一目了然。如果某个进程调用特别频繁，那它可能就是文件打开操作的性能瓶颈所在。

cat /sys/kernel/debug/tracing/trace_pipe | wc -l

注意事项

总结

function tracer 是 Ftrace 里最基础、最实用的工具之一。它简单直接，配合 set_ftrace_filter 可以做到精准追踪。我个人觉得，它是排查“函数是否被调用”这类问题的首选方案。

下一章，我们会聊聊如何用 Ftrace 分析调度延迟，看看进程切换到底花了多少时间。到时候，function tracer 和 function_graph tracer 都会派上用场。