《性能之巅》内对 Dtrace 和 Systemtap 的语法做了一个对比，对于学习二者是一个不错的资源，现整理如下。
1. DTrace To Systemtap
下面是一份 DTrace 转换成 Systemtap 的简易指南，包括如下几个部分
- 语法
- 探针
- 内置变量
- 函数
- 转换示例
2. 语法
| DTrace |
Systemtap |
描述 |
| 探针名 |
probe 探针名 |
|
| 探针名 {var[a] = } |
global var;
probe 探针名 {var[a]=} |
systemtap 的全局变量必须事先声明 |
| /predicate/ |
{if (test) {}} |
|
@a = count(x)
printa(@a) |
a «< x
print(count(a)) |
聚合变量使用 |
arg0 …. agrN
args[0] … args[N] |
目标变量 $var
全局变量 @var(“file_stat@fs/file_table.c”) |
如何获取探针中的变量 |
3. 探针
| DTrace |
Systemtap |
描述 |
BEGIN
dtrace:::BEGIN |
begin
probe begin |
|
END
dtrace:::END |
end
probe end |
|
| syscall:::entry |
syscall.* |
|
| syscall:::return |
syscall.*.return |
|
| syscall::read:entry |
syscall.read |
|
| syscall::read:return |
syscall.read.return |
|
| sched:::on-cpu |
scheduler.cup_on |
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| sched:::off-cpu |
scheduler.cpu_off |
|
| profile:::profile-100 |
timer.profile |
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| profile:::tick-10s |
timer.s(10) |
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| fbt::foo:entry |
kernel.function(“foo”) |
|
| fbt::foo:return |
kernel.function(“foo”).return |
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| io:::start |
ioblock.request |
|
| io:::done |
ioblock.end |
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4. 内置变量
| DTrace |
Systemtap |
描述 |
| execname |
execname() |
执行在CPU上的进程名 |
| uid |
uid() |
执行在CPU上的用户ID |
| pid |
pid() |
执行在CPU上的进程PID |
| cpu |
cpu() |
进程当前所在的 CPU |
| timestamp |
gettimeofday_s() |
自启动以来的纳秒数 |
| vtimestamp |
|
CPU上的线程时间，单位是纳秒 |
| arg0..N |
目标变量 |
探针参数(uint64_t) |
| args[0]…[N] |
目标变量 |
探针参数(类型化的) |
| curthread |
task_current() |
指向当前线程内核结构的指针 |
| probefunc |
probefunc() |
打印探针所在位置的内核函数名称 |
| probename |
|
当前探针名称 |
| curpsinfo |
|
当前进程信息 |
| curpsinfo->pr_psargs |
cmdline_str() |
进程启动的命令 |
| $target |
target() |
返回stap,dtrace 通过命令行设置的进程 pid |
5. 函数
| Dtrace |
Systemtap |
描述 |
| stringof(addr) |
kernel_string() |
返回来自内核空间的字符串 |
| copyinstr(addr) |
user_tring() |
返回用户空间地址的字符串
内核会执行一次从用户空间到内核空间的复制 |
| stack(count) |
print_backtrace() |
打印内核级别栈追踪 |
| ustack(count) |
print_ubacktrace() |
打印用户级别栈追踪 |
| exit(status) |
exit() |
退出DTrace并返回状态 |
| quantize(value) |
@hist_log() |
用 2 的幂次方直方图统计 value |
| lquantize(value,min,max,step) |
@hist_linear() |
用给定最下值，最大值和步进值做线性直方图记录 value |
6. 转换示例
列出系统调用入口探针
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> dtrace -ln syscall:::entry
> stap -l 'syscall.*'
syscall.accept
syscall.accept4
syscall.access
.....
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统计 read() 返回大小
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# dtrae1: arg1 作为系统调用 read() 的返回
> dtrace -n 'syscall::read:return { @bytes = quantize(arg1); }'
# stap1: 查看 stap 目标变量，$return 是read() 的返回
> stap -L 'syscall.read.return'
syscall.read.return name:string retval:long retstr:string
$return:long int $fd:long int $buf:long int $count:long int $ret:long int
# stap2:
> stap -e 'global bytes;probe syscall.read.return { bytes <<< $return }
probe end { print(@hist_log(bytes)); }'
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根据进程名统计系统调用
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# dtrace1:
> dtrace -n 'syscall:::entry { @x[execname] = count(); }'
# stap1: 不便阅读
> stap -e 'global x; probe syscall.* { x[execname()] <<< 1 } '
# stap2: 格式化输出
> stap -ve 'global x; probe syscall.* { x[execname()] <<< 1 }
probe end { foreach (k in x+) {printf("%-36s %8d\n", k, @count(x[k])); } }'
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对 PID 为 123 的进程，根据系统调用名统计系统调用次数
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# dtrace1: pid
> dtrace -n 'syscall:::entry /pid == 123/ { @x[probefunc] == count(); }'
# stap1:
> stap -ve 'global x; probe syscall.* { if (pid() == 123) { x[probefunc()] <<< 1 }; }
probe end { foreach (k in x+) {printf("%-36s %8d\n", k, @count(x[k])); } }'
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对 httpd 进程，根据系统调用名统计系统调用次数
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# dtrace1: execname
> dtrace -n 'syscall:::entry /execname == "httpd"/ { @x[probefunc] == count(); }'
# stap1:
> stap -ve 'global x; probe syscall.* { if (execname() == "httpd") { x[probefunc()] <<< 1 }; }
probe end { foreach (k in x+) {printf("%-36s %8d\n", k, @count(x[k])); } }'
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用进程名和路径名跟踪文件的open()
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# dtrace
> dtrace -l 'syscall::open.entry { printf("%s, %s", execname, copyinstr(arg0)); }'
# stap
> stap -ve 'probe syscall.open { filename = user_string_quoted($filename);
printf("%s %s\n", execname(), filename); }'
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对 mysqld 进程统计 read() 延时
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# dtrace1:
> dtrace -n 'syscall::read:entry /execname == "mysqld"/ {self->ts = timestamp;}
syscall::read:return /self->ts/ { @["ns"] = quantize(timestamp - self->ts);self->ts=0}'
> stap1:
gobal t,s;
probe syscall.read {
if (execname() == "mysqld"){
t[tid()] = gettimeofday_ns();
}
}
probe syscall.read.return {
if (t[tid()]){
s <<< gettimeofday_ns() - t[tid()];
delete t[tid()];
}
}
probe end {
printf("ns\n");
print(@hist_log(s))
}
> stap2: 在.return探针中，有一个特殊的操作符@entry，用于存储该探针的入口处的表达式的值
> stap -ve 'global s; probe syscall.read.return {if (execname() == "mysqld")
{s <<< gettimeofday_ns() - @entry(gettimeofday_ns());}}
probe end{print(@hist_log(s))}'
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根据进程名和参数跟踪新进程
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# dtrace:
> dtrace -n 'proc::exec-success { trace(curpsinfo->pr_psargs) }'
# stap
> stap -ve 'probe process.begin { printf("%s\n", cmdline_str()) }'
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以100Hz对内核栈采样
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# dtrace
> dtrace -n 'profile-100 { @[stack()]=count() }'
# stap
> stap -e 'global s; probe timer.profile { s[backtrace()] <<< 1 }
probe end {foreach (i in s+){ print_stack(i);
printf("\t%d\n", @count(s[i]));}}'
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