学员故事 | Ftrace加持我的内核之路

大家好，我叫小坚，阅码场Ftrace公开课的学员，很开心能有机会跟大家分享。愿与大家一起成长，不忘初心。

心路历程：

作者系某一本电子类专业，毕业后一直从事嵌入式软件开发，到现在差不多有5年工作经验了。作为嵌入式工程师，工作最大的体会就是“杂”，工作内容杂也就意味着啥都不精通。这些年的工作从底层到应用层都有涉及，搞过硬件设计，也做过驱动开发和应用开发，但没有一个领域能够算得上“颇为精通”。感觉自己就是一块革命的砖，哪里需要哪里搬。

程序员的焦虑等不到35岁，在35岁之前就开始了。

不知道从啥时候开始，程序员35岁就会很容易被裁员，会下岗，会去送外卖，摆地摊，开滴滴。我就开始焦虑自己35岁以后的职业生涯，我希望我35岁能活出另外一个样子。我斟酌了很多方案，想过考公务员，进入一个安稳的单位，提前进入退休模式；也想过要考研提升自己的竞争力；还想过走技术管理路线。综合了自己目前的情况，最后选择了最简单也是最艰难的一条路：我笃定要成为内核技术专家，让别人去考虑淘汰的事吧。

做出了这个决定之后，我对自己以往的工作进行了总结，从招聘软件上了解各种岗位的情况，得到的结论就是linux内核开发这个方向比较适合自己，首先自己做嵌入式，对linux内核这方面接触也是比较多的，可以平滑过渡；其次是linux内核开发是比较靠底层的，不会像应用层那样迭代那么快，比较吃经验，比较稳定；最后是看到国产操作系统的崛起和自动驾驶的发展，这个两个行业都需要大量的linux内核人才；当然，最关键是自己对这方面还是比较感兴趣的，而且技术好的linux内核开发者薪资也符合自己的预期。

于是，3年前我就开始了自己的linux内核方向的学习之路。我先从工作中经常碰到的驱动入手，不仅仅解决工作上遇到的驱动问题，我还会有意识深入地了解各种驱动的核心层。比如，我学习并且看过i2c，spi，alsa，v4l2，usb等等的核心层代码，尝试理解各种驱动的底层逻辑。这样干撸了一年代码，一边看一边添加打印函数，查看代码的调用。逐渐地，我了解到linux内核开发主要分驱动开发和性能调优两个方向。我心里盘算了下，做驱动最好还是去芯片原厂，但是广州没有好的芯片原厂，所以我选了性能调优方向。深入之后，我才发现，想要搞性能调优，需要对linux内核的进程调度，内存管理，虚拟文件系统、网络协议栈有所了解。多方调研后，我选择用《linux内核设计与实现》这本书摸着石头过河，一边看书一边撸代码，但是这个进度那叫一个慢。除此之外，上班在地铁的途中也会看一些技术大牛的微信公众号，比如阅码场，里面有很多技术大牛讲解linux内核。

直到有一天，我看到阅码场说要开ftrace公开课，我的内核之路才发生了转折。当时我不知道什么是ftrace，经过百度之后才对ftrace有一些了解，我觉得它有两点很打动我：第一，ftrace可以在不用修改驱动的情况下添加调试信息，之前我自己工作中经常遇到一些驱动问题，都是看代码，添加printk打印调试信息来debug的；第二，ftrace可以跟踪内核代码运行的路径，之前我都是阅读内核源代码的，很少实际跟踪过内核运行，因为添加打印比较麻烦，导致印象不深刻。ftrace在这两方面对我来是真的是太有用了。后面了解到ftrace公开课由jeff老师给大家上课的，jeff老师是linux内核的资深专家，他近期开发了objtrace可以实现变量持续跟踪的功能，并且准备提交patch，于是我就果断报名了。

学习心得：

在学习之前，jeff老师准备好了qemu作为我们的学习环境，由于自己一直搞嵌入式，linux都是直接运行在开发版上的，所以我一直没有接触过qemu。老师准备的qemu使用文档还是比较全的，我参考着文档把qemu跑了起来，并且在其中成功使用ftrace，学习环境完全没有遇到什么麻烦，顺利的开始了ftrace的学习之旅，顺便学会了qemu的使用。

在学习function tracer和function graph tracer的时候，老师不仅详细了讲解了两者的使用方法，还对这两种tracer的使用优缺点，原理，使用场景进行了讲解。我学会了查看函数的向上执行流和向下执行流，这个种方法真的十分适合我们追踪内核代码，后面讲解 set_ftrae_filter对两种tracer的简便快速用法更是让我感觉十分的爽。在讲解kprobe event和trace event的使用也是使用了很多的实践，在大量的实例中我们很快的上手了两者的使用。接下来是老师给出的ftrace的技巧，比如，wakeup tracer、blk tracer的使用，最想不到的是使用function graph tracer加上event这种方法查看中断延迟时间和信号接受情况，这操作简直是绝了，普通人肯定想不到这个操作。最后我们还学习使用ftrace探索linux内核，其中讲解了探索poll、select、epoll、io_uring几个案例。

在学习的课程之后，我还会自己慢慢的观看回放，遇到不懂的暂停下来，跟着老师的步骤走一遍，偶尔修改了实践步骤，对比查看每一个步骤的作用，还不懂的再去请教老师，老师也是很耐心地回答我们的问题。ftrace真的是对我打开了一个世界的大门，我在调试驱动的时候不需要再修改内核了，只需要使用kprobe就可以获取自己想要的信息；我在追踪内核代码的时候也不用这么辛苦了，只需要打开function tracer外加pid过滤，就可以内核代码运行流程了；我在调试一个新的驱动的时候，比如hda声卡驱动（之前我只做过i2s的），只需要查看hda的tracepoint，就可以看到数据的stream流和控制流，还可以使用tracepoint很方便的追踪系统调用和打开的文件名。除此以外，我还在老师讲解的基础上查看tracepoint、kprobe的初始化流程和使用流程，期间遇到了一些问题，卡在某个地方过不去，最后还是在jeff老师的帮助下找到了答案。这次课程使我收获良多，是我往linux内核开发这个方向发展中重要的一步。

写在最后：

通过这次的学习，我的两个学习目的：学习使用ftrce调试驱动和学习ftrace研究内核都达到了。虽然课程已经结束了，但我想这仅仅只是一个开始，想要熟练的掌握ftrace还是平时要多使用，使用ftrace调试内核，使用ftrace探索内核。俗话说，独行快，众行远。能够参与到阅码场Ftrace公开课，和其他学员一起学习Ftrace，是一种久违了的学习体验。学习到老师第一手经验的同时，更是结交到很多来自五湖四海的朋友。共同学习让我们彼此受益匪浅。我要感谢jeff老师把自己一手经验倾囊相授，感谢“课代表”孙敏磊的课后总结和各位同学的精彩的提问，他们都从不同的角度让我在学习过程中灵感爆表；最后还要感谢阅码场，正是在这个平台上我们取长补短，共同成长。

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