【老师提案】RISC-V ftrace 相关技术调研与分析

#### ftrace 分析文章

- [X] [ftrace 实现原理（1）- 函数跟踪][1]
  
  介绍函数跟踪的基本原理，静态 ftrace 的实现原理

- [X] [ftrace 实现原理（2）- 编译时原理][2]
  
  动态 ftrace 编译时原理，ftrace_init 流程分析

- [X] [ftrace 实现原理（3）- 函数跟踪过程][3]
  
  介绍 'echo vfs_read > set_ftrace_filter' 工作原理

- [X] [ftrace 实现原理（4）- 替换跟踪函数][4]
  
  介绍 'echo function > current_tracer' 工作原理

- [X] [ftrace 实现原理（5）- 函数图跟踪][5]
  
  介绍动态函数图跟踪的实现原理

- [ ] ftrace 实现原理（6）- ringbuffer
  
  介绍 'cat trace' 实现原理，涉及 tracing ringbuffer

- [ ] ftrace 实现原理（7）- RISC-V
  
  总结 ftrace 在 RISC-V 的实现

[1]: https://gitee.com/tinylab/riscv-linux/blob/master/articles/20220812-ftrace-impl-1-mcount.md
[2]: https://gitee.com/tinylab/riscv-linux/blob/master/articles/20220819-ftrace-impl-2-build.md
[3]: https://gitee.com/tinylab/riscv-linux/blob/master/articles/20220909-ftrace-impl-3-replace.md
[4]: https://gitee.com/tinylab/riscv-linux/blob/master/articles/20220910-ftrace-impl-4-replace-trace-function.md
[5]: https://gitee.com/tinylab/riscv-linux/blob/master/articles/20220928-ftrace-impl-5-fgraph.md

#### ftrace issues

1. [RISC-V] [wait] select FTRACE_MCOUNT_USE_PATCHABLE_FUNCTION_ENTRY
   
   原因：vmlinx 链接前，没有必要调用 record_mcount.{pl,c}

解决方案：声明 FTRACE_MCOUNT_USE_PATCHABLE_FUNCTION_ENTRY

补丁链接：https://lore.kernel.org/linux-riscv/20220923100149.2647325-1-suagrfillet@gmail.com/

补丁状态：待审，已 ping

2. [common] [done] ftrace 静态跟踪，命令行 tracer 设置失败
   
   原因：ftrace_nodyn_init 在 core_initcall 阶段执行，晚于 function tracer init 不会更新跟踪函数

解决方案：start_kernel 显式 执行 ftrace_nodyn_init

关联补丁：6f415672 dbeafd0d6131d 68bf21aa15

补丁链接：https://lore.kernel.org/linux-kernel/20221027085343.2388485-1-suagrfillet@gmail.com/T/#u

补丁状态：已被拒，主线不接受对 static ftrace 的修改

3. [common] [done] ftrace_modify_all_code 函数存在替换相同跟踪函数的情况
   
   原因：ftrace_modify_all_code replace the list func by itself forcely

解决方案：保留旧的跟踪函数，判断无重复替换的情况下，再做替换
   
   补丁链接：https://lore.kernel.org/linux-kernel/20221122180905.737b6f52@gandalf.local.home/T/#u

补丁状态：add Reported-by

4. [RISC-V] [tail] fgraph 调用优化 
   
   原因：ftrace_graph_call 在被调用前，即使无函数跟踪，也会执行 ftrace_call 及其前置指令

参考：x86 引入 graph_ops->trampoline ftrace_graph_caller 作为跳板，当前实现 79922b8009c

解决方案 Make function graph use ftrace directly

补丁链接：https://lore.kernel.org/linux-riscv/20221120084230.910152-1-suagrfillet@gmail.com/
   
   补丁状态：修改建议已实施，v4 版本已发送，Tested by Guo Ren , going to Guo'v4

5. [RISC-V] [todo] ftrace_make_nop make_call modify_call 需要增加当前指令检查，再执行替换

原因：不符合对应函数的注释说明

6. [RISC-V] [todo] dynamic trampoline 实现

原因：只有一个跟踪函数的内核函数，执行 ops_list_func 会遍历所有 ops

api: 
      - arch_ftrace_update_trampoline // 用来创建 tramp 并更新跟踪函数
      - arch_ftrace_trampoline_func   // 获取 tramp 上的跟踪函数，显示在 enabled_functions 中
      - arch_ftrace_trampoline_free  // 注销 tramp

7. [RISC-V] [doing] 支持 DIRECT_CALLS

原因：支持 DIRECT_CALLS，服务 bpf 等用户
   
   参考：bpf: Make BPF trampoline use register_ftrace_direct() API b91e014f078e
  
   补丁链接：https://lore.kernel.org/linux-riscv/20221123142025.1504030-1-suagrfillet@gmail.com/

补丁状态：已提交 , Reviewed-by: Guo Ren

8. [RISC-V] [todo] 实现 ftrace_need_init_nop

原因：
      - RISC-V 8 * 2B c.nop -> ftrace_init -> 4*4B nop 
      - 是否可以直接对 c.nop，进行指令替换操作  c.nop c.nop => auipc ra,0x0

参考：Reduce the detour code size to half

9.  [RISC-V] [done] riscv/ftrace: fix ftrace_modify_call bug
    
    原因：riscv: ftrace: Reduce the detour code size to half 存在 modify bug

补丁链接：https://lore.kernel.org/linux-riscv/Y3yO+ii+NEVPTYFo@wendy/T/#t

补丁状态：合入目标补丁中，并添加 co-developer

10. [common] [todo] [trivial] ftrace_disabled is 1 情况下，可以对 current_tracer 进行操作
    
    原因：在遇到 ftrace bug 时, ftrace 关闭，但仍然可以操作 current_tracer，可采用 issue 9 来复现

11. [RISC-V] [todo] [trivial] [maybe] arch/riscv/Kconfig -fpatchable-function-entry=8
    
    原因：cc-options 用来验证 cc 是否支持此选项，这里的 8 似乎与实际用到的编译选项绑定
    
    方案：建议设置为 1,1 来说明此处判断与实际用到的编译选项无关 -> parisc

参考： adebc8817b

12. [RISC-V] [todo] direct calls 与 kprobe_with_posthandler 并存问题
    
    原因：先后插入：ftrace-direct-too.ko && insmod kprobe_example.ko symbol=handle_mm_fault EBUSY

泰晓科技/RISCV-Linux

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