Ftrace 内核调度与性能瓶颈 · 课程目录

Ftrace初探 ⚡ 第一个trace

什么是Ftrace？内核追踪的“瑞士军刀”，我的第一个trace命令。

Ftrace架构 🧩 组件&文件系统

核心组件 (function/function_graph/event tracer) 与 tracefs。

环境准备 ⚙️ 编译&挂载

编译内核开启Ftrace选项，挂载tracefs，检查系统支持。

function tracer 🔍 调用链

追踪所有内核函数调用，理解调用链，使用set_ftrace_filter。

function_graph tracer 📈 可视化

可视化函数调用图，分析函数执行时间与嵌套深度。

动态插桩 ⚡ mcount/fentry

Ftrace如何实现零开销？聊聊mcount与fentry机制。

trace_printk 🆘 救命稻草

轻量级内核日志，我的调试“救命稻草”。

event tracer 🎯 系统调用/中断

追踪系统调用、调度、中断等内核事件，使用events目录。

kprobe & uprobe 🔬 动态探针

动态探针，追踪任意函数与用户态程序。

trace_marker ✏️ 用户态联动

在用户态代码中插入追踪点，实现用户态与内核态联动。

调度器基础 ⏱️ CFS/vruntime

CFS调度器原理，vruntime与红黑树，调度延迟。

追踪调度实体 🔄 sched_switch

使用sched_switch事件，查看进程切换的“来龙去脉”。

调度延迟分析 ⏰ wakeup tracer

使用wakeup tracer追踪进程唤醒到调度执行的延迟。

CPU负载均衡 ⚖️ 任务迁移

追踪负载均衡过程，分析CPU间任务迁移。

实时性分析 🚫 preemptirqsoff

使用preemptirqsoff tracer追踪关抢占与关中断时间。

性能瓶颈定位 🐢 长耗时函数

使用function_graph tracer定位长耗时函数。

I/O调度追踪 💾 block事件

使用block事件追踪块设备I/O请求，分析I/O瓶颈。

内存管理追踪 🧠 mm事件

使用mm事件追踪缺页中断、内存分配与回收。

网络性能追踪 🌐 net事件

使用net事件追踪网络包收发，分析软中断处理时间。

中断上下文分析 ⚡ irq事件

使用irq事件追踪硬中断与软中断，分析中断延迟。

trace-cmd 🎬 录制/回放

命令行工具，录制与回放trace数据，适合生产环境。

Kernelshark 🦈 图形分析

图形化分析工具，可视化trace数据，一眼看出问题。

perf + Ftrace 🎯 协同使用

perf stat采样与Ftrace事件追踪的协同使用。

eBPF vs Ftrace ⚔️ 对比

两种技术的异同，何时选择Ftrace？

实战·MySQL惊群 🐬 调度延迟

定位MySQL数据库的“惊群”效应与调度延迟。

实战·Nginx软中断 🌊 不均衡

分析Nginx高并发下的CPU软中断不均衡问题。

实战·Redis阻塞 🧵 内存分配

追踪Redis主线程阻塞，定位内存分配瓶颈。

实战·Docker限流 🐳 CPU节流

分析Docker容器内的调度延迟与CPU限流。

Ftrace脚本化 🐍 Python/Shell

使用Python/shell脚本自动化Ftrace采集与分析。

总结与进阶 🚀 eBPF崛起

Ftrace的局限性与未来，eBPF的崛起，我的学习建议。