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动态追踪
可以通过探针机制,来采集内核或者应用程序的运行信息。所谓动态,表示他可以不用修改内核和应用程序的代码,就获得丰富的信息。因为在以往的排查和调试性能问题过程中,我们往往会先给应用程序设置一系列的断点(gdb),然后以手动或者脚本(GDB的Python扩展)的方式,在断点处去分析程序状态,或者增加一系列的日志,在日志中寻找线索。相比以往的进程及追踪方法(ptrace),动态追踪往往只需要消耗很小的性能消耗(5%甚至更少)。
根据类型不同,动态追踪所使用的事件源,可以分为静态探针,动态探针,硬件事件这三类。
硬件事件
其中硬件事件通常由性能监控计数器PMC(Performance Monitoring Counter)产生,他包括了各种硬件的性能指标,比如CPU的缓存,指令周期,分支预测等等。
静态探针
静态探针,指事先在代码中定义好,并编译到应用程序和内核中的探针。这些探针只有在开启探测功能时,才会被执行到。未开启时,不会执行。常见的静态探针包括内核中的跟踪点(tracepoints)和USDT(Userland Statically Defined Tracing)探针:
跟踪点(tracepoints) - 在源码中插入一些带控制条件的探测点,这些探测点允许事后添加处理函数,比如在内核中,最常见的静态追踪方法就是printk(),输出日志,Linux内核定义了大量的跟踪点,可以通过内核编译选项来开启和关闭。
USDT探针,全称是用户级静态定义跟踪,需要在源码中插入DTRACE_PROBE()代码,并编译到应用程序中。不过在很多应用程序内置了USDT探针,比如MySQL, PostgreSQL等。
动态探针
动态探针,是指没有实现在代码定义,但却可以在运行时动态添加的探针。比如函数的调用和返回等,动态探针支持按需在内核或者应用程序中添加探测点,具有更高的灵活性,常见的动态探针有两种,即用于内核态的kprobes以及用户态的uprobes:
kprobes - 用来跟踪内核态的函数,包括用于函数调用的kprobe和用于函数返回的kretprobe。
uprobes - 用来跟踪用户态的函数,包括用于函数调用的uprobe以及用于函数返回的uretprobe。