Documentation/trace/uprobetracer.rst

   1 =========================================
   2 Uprobe-tracer: Uprobe-based Event Tracing
   3 =========================================
   4
   5 :Author: Srikar Dronamraju
   6
   7
   8 Overview
   9 --------
  10 Uprobe based trace events are similar to kprobe based trace events.
  11 To enable this feature, build your kernel with CONFIG_UPROBE_EVENTS=y.
  12
  13 Similar to the kprobe-event tracer, this doesn't need to be activated via
  14 current_tracer. Instead of that, add probe points via
  15 /sys/kernel/debug/tracing/uprobe_events, and enable it via
  16 /sys/kernel/debug/tracing/events/uprobes/<EVENT>/enable.
  17
  18 However unlike kprobe-event tracer, the uprobe event interface expects the
  19 user to calculate the offset of the probepoint in the object.
  20
  21 You can also use /sys/kernel/debug/tracing/dynamic_events instead of
  22 uprobe_events. That interface will provide unified access to other
  23 dynamic events too.
  24
  25 Synopsis of uprobe_tracer
  26 -------------------------
  27 ::
  28
  29   p[:[GRP/][EVENT]] PATH:OFFSET [FETCHARGS] : Set a uprobe
  30   r[:[GRP/][EVENT]] PATH:OFFSET [FETCHARGS] : Set a return uprobe (uretprobe)
  31   p[:[GRP/][EVENT]] PATH:OFFSET%return [FETCHARGS] : Set a return uprobe (uretprobe)
  32   -:[GRP/][EVENT]                           : Clear uprobe or uretprobe event
  33
  34   GRP           : Group name. If omitted, "uprobes" is the default value.
  35   EVENT         : Event name. If omitted, the event name is generated based
  36                   on PATH+OFFSET.
  37   PATH          : Path to an executable or a library.
  38   OFFSET        : Offset where the probe is inserted.
  39   OFFSET%return : Offset where the return probe is inserted.
  40
  41   FETCHARGS     : Arguments. Each probe can have up to 128 args.
  42    %REG         : Fetch register REG
  43    @ADDR        : Fetch memory at ADDR (ADDR should be in userspace)
  44    @+OFFSET     : Fetch memory at OFFSET (OFFSET from same file as PATH)
  45    $stackN      : Fetch Nth entry of stack (N >= 0)
  46    $stack       : Fetch stack address.
  47    $retval      : Fetch return value.(\*1)
  48    $comm        : Fetch current task comm.
  49    +|-[u]OFFS(FETCHARG) : Fetch memory at FETCHARG +|- OFFS address.(\*2)(\*3)
  50    \IMM         : Store an immediate value to the argument.
  51    NAME=FETCHARG     : Set NAME as the argument name of FETCHARG.
  52    FETCHARG:TYPE     : Set TYPE as the type of FETCHARG. Currently, basic types
  53                        (u8/u16/u32/u64/s8/s16/s32/s64), hexadecimal types
  54                        (x8/x16/x32/x64), "string" and bitfield are supported.
  55
  56   (\*1) only for return probe.
  57   (\*2) this is useful for fetching a field of data structures.
  58   (\*3) Unlike kprobe event, "u" prefix will just be ignored, becuse uprobe
  59         events can access only user-space memory.
  60
  61 Types
  62 -----
  63 Several types are supported for fetch-args. Uprobe tracer will access memory
  64 by given type. Prefix 's' and 'u' means those types are signed and unsigned
  65 respectively. 'x' prefix implies it is unsigned. Traced arguments are shown
  66 in decimal ('s' and 'u') or hexadecimal ('x'). Without type casting, 'x32'
  67 or 'x64' is used depends on the architecture (e.g. x86-32 uses x32, and
  68 x86-64 uses x64).
  69 String type is a special type, which fetches a "null-terminated" string from
  70 user space.
  71 Bitfield is another special type, which takes 3 parameters, bit-width, bit-
  72 offset, and container-size (usually 32). The syntax is::
  73
  74  b<bit-width>@<bit-offset>/<container-size>
  75
  76 For $comm, the default type is "string"; any other type is invalid.
  77
  78
  79 Event Profiling
  80 ---------------
  81 You can check the total number of probe hits per event via
  82 /sys/kernel/debug/tracing/uprobe_profile. The first column is the filename,
  83 the second is the event name, the third is the number of probe hits.
  84
  85 Usage examples
  86 --------------
  87  * Add a probe as a new uprobe event, write a new definition to uprobe_events
  88    as below (sets a uprobe at an offset of 0x4245c0 in the executable /bin/bash)::
  89
  90     echo 'p /bin/bash:0x4245c0' > /sys/kernel/debug/tracing/uprobe_events
  91
  92  * Add a probe as a new uretprobe event::
  93
  94     echo 'r /bin/bash:0x4245c0' > /sys/kernel/debug/tracing/uprobe_events
  95
  96  * Unset registered event::
  97
  98     echo '-:p_bash_0x4245c0' >> /sys/kernel/debug/tracing/uprobe_events
  99
 100  * Print out the events that are registered::
 101
 102     cat /sys/kernel/debug/tracing/uprobe_events
 103
 104  * Clear all events::
 105
 106     echo > /sys/kernel/debug/tracing/uprobe_events
 107
 108 Following example shows how to dump the instruction pointer and %ax register
 109 at the probed text address. Probe zfree function in /bin/zsh::
 110
 111     # cd /sys/kernel/debug/tracing/
 112     # cat /proc/`pgrep zsh`/maps | grep /bin/zsh | grep r-xp
 113     00400000-0048a000 r-xp 00000000 08:03 130904 /bin/zsh
 114     # objdump -T /bin/zsh | grep -w zfree
 115     0000000000446420 g    DF .text  0000000000000012  Base        zfree
 116
 117 0x46420 is the offset of zfree in object /bin/zsh that is loaded at
 118 0x00400000. Hence the command to uprobe would be::
 119
 120     # echo 'p:zfree_entry /bin/zsh:0x46420 %ip %ax' > uprobe_events
 121
 122 And the same for the uretprobe would be::
 123
 124     # echo 'r:zfree_exit /bin/zsh:0x46420 %ip %ax' >> uprobe_events
 125
 126 .. note:: User has to explicitly calculate the offset of the probe-point
 127         in the object.
 128
 129 We can see the events that are registered by looking at the uprobe_events file.
 130 ::
 131
 132     # cat uprobe_events
 133     p:uprobes/zfree_entry /bin/zsh:0x00046420 arg1=%ip arg2=%ax
 134     r:uprobes/zfree_exit /bin/zsh:0x00046420 arg1=%ip arg2=%ax
 135
 136 Format of events can be seen by viewing the file events/uprobes/zfree_entry/format.
 137 ::
 138
 139     # cat events/uprobes/zfree_entry/format
 140     name: zfree_entry
 141     ID: 922
 142     format:
 143          field:unsigned short common_type;         offset:0;  size:2; signed:0;
 144          field:unsigned char common_flags;         offset:2;  size:1; signed:0;
 145          field:unsigned char common_preempt_count; offset:3;  size:1; signed:0;
 146          field:int common_pid;                     offset:4;  size:4; signed:1;
 147          field:int common_padding;                 offset:8;  size:4; signed:1;
 148
 149          field:unsigned long __probe_ip;           offset:12; size:4; signed:0;
 150          field:u32 arg1;                           offset:16; size:4; signed:0;
 151          field:u32 arg2;                           offset:20; size:4; signed:0;
 152
 153     print fmt: "(%lx) arg1=%lx arg2=%lx", REC->__probe_ip, REC->arg1, REC->arg2
 154
 155 Right after definition, each event is disabled by default. For tracing these
 156 events, you need to enable it by::
 157
 158     # echo 1 > events/uprobes/enable
 159
 160 Lets start tracing, sleep for some time and stop tracing.
 161 ::
 162
 163     # echo 1 > tracing_on
 164     # sleep 20
 165     # echo 0 > tracing_on
 166
 167 Also, you can disable the event by::
 168
 169     # echo 0 > events/uprobes/enable
 170
 171 And you can see the traced information via /sys/kernel/debug/tracing/trace.
 172 ::
 173
 174     # cat trace
 175     # tracer: nop
 176     #
 177     #           TASK-PID    CPU#    TIMESTAMP  FUNCTION
 178     #              | |       |          |         |
 179                  zsh-24842 [006] 258544.995456: zfree_entry: (0x446420) arg1=446420 arg2=79
 180                  zsh-24842 [007] 258545.000270: zfree_exit:  (0x446540 <- 0x446420) arg1=446540 arg2=0
 181                  zsh-24842 [002] 258545.043929: zfree_entry: (0x446420) arg1=446420 arg2=79
 182                  zsh-24842 [004] 258547.046129: zfree_exit:  (0x446540 <- 0x446420) arg1=446540 arg2=0
 183
 184 Output shows us uprobe was triggered for a pid 24842 with ip being 0x446420
 185 and contents of ax register being 79. And uretprobe was triggered with ip at
 186 0x446540 with counterpart function entry at 0x446420.