内核内存映射I/O追踪¶
主页和可选用户空间工具的链接
MMIO tracing 最初由 Intel 在 2003 年左右为他们的故障注入测试工具开发。在 2006 年 12 月 - 2007 年 1 月，Jeff Muizelaar 使用 Intel 的代码创建了一个工具，用于跟踪以 Nouveau 项目为目标的 MMIO 访问。从那时起，许多人都做出了贡献。
Mmiotrace 是为逆向工程任何内存映射 IO 设备而构建的，Nouveau 项目是第一个真正的用户。仅支持 x86 和 x86_64 架构。
树外 mmiotrace 最初由 Pekka Paalanen <pq@iki.fi> 修改，以便包含在主线和 ftrace 框架中。
准备工作¶
Mmiotrace 功能通过 CONFIG_MMIOTRACE 选项编译。 默认情况下，跟踪被禁用，因此将其设置为 yes 是安全的。 支持 SMP 系统，但如果多个 CPU 在线，则跟踪不可靠且可能错过事件，因此 mmiotrace 在运行时激活期间会使除一个 CPU 之外的所有 CPU 脱机。 您可以手动重新启用 CPU，但已被警告，无法自动检测您是否由于 CPU 竞争而丢失事件。
使用快速参考¶
$ mount -t debugfs debugfs /sys/kernel/debug
$ echo mmiotrace > /sys/kernel/tracing/current_tracer
$ cat /sys/kernel/tracing/trace_pipe > mydump.txt &
Start X or whatever.
$ echo "X is up" > /sys/kernel/tracing/trace_marker
$ echo nop > /sys/kernel/tracing/current_tracer
Check for lost events.
使用¶
确保 debugfs 已挂载到 /sys/kernel/debug。 如果没有（需要 root 权限）
$ mount -t debugfs debugfs /sys/kernel/debug
检查要跟踪的驱动程序是否未加载。
激活 mmiotrace（需要 root 权限）
$ echo mmiotrace > /sys/kernel/tracing/current_tracer
开始存储跟踪
$ cat /sys/kernel/tracing/trace_pipe > mydump.txt &
“cat”进程应在后台保持运行（睡眠）。
加载要跟踪的驱动程序并使用它。 Mmiotrace 仅捕获在 mmiotrace 激活时 ioremapped 的区域的 MMIO 访问。
在跟踪期间，您可以通过 $ echo “X is up” > /sys/kernel/tracing/trace_marker 将注释（标记）放入跟踪中。这使得更容易查看（巨大）跟踪的哪个部分对应于哪个操作。建议放置描述性的标记来描述你所做的事情。
关闭 mmiotrace（需要 root 权限）
$ echo nop > /sys/kernel/tracing/current_tracer
“cat”进程退出。 如果没有，通过发出“fg”命令并按 ctrl+c 来杀死它。
检查 mmiotrace 是否由于缓冲区已满而丢失事件。 可以是
$ grep -i lost mydump.txt
告诉你准确地丢失了多少事件，或者使用
$ dmesg
查看内核日志并查找“mmiotrace has lost events”警告。 如果事件丢失，则跟踪不完整。 你应该扩大缓冲区并重试。 通过首先查看当前缓冲区有多大来扩大缓冲区
$ cat /sys/kernel/tracing/buffer_size_kb
给你一个数字。 大约将此数字加倍并写回，例如
$ echo 128000 > /sys/kernel/tracing/buffer_size_kb
然后从头开始。
如果您正在为驱动程序项目进行跟踪，例如 Nouveau，您还应该在发送结果之前执行以下操作
$ lspci -vvv > lspci.txt
$ dmesg > dmesg.txt
$ tar zcf pciid-nick-mmiotrace.tar.gz mydump.txt lspci.txt dmesg.txt
然后发送 .tar.gz 文件。 跟踪会大大压缩。 将“pciid”和“nick”替换为您正在调查的硬件的 PCI ID 或型号名称以及您的昵称。
Mmiotrace 如何工作¶
通过调用 ioremap_*() 函数之一来映射 PCI 总线的地址来获得对硬件 IO 内存的访问。 Mmiotrace 被挂钩到 __ioremap() 函数中，并在每次创建映射时被调用。 映射是一个记录到跟踪日志中的事件。 请注意，ISA 范围映射不会被捕获，因为映射始终存在并直接返回。
MMIO 访问通过页面错误记录。 就在 __ioremap() 返回之前，映射的页面被标记为不存在。 对页面的任何访问都会导致错误。 页面错误处理程序调用 mmiotrace 来处理错误。 Mmiotrace 将页面标记为存在，设置 TF 标志以实现单步执行并退出错误处理程序。 执行出错的指令，并输入调试陷阱。 在这里，mmiotrace 再次将页面标记为不存在。 指令被解码以获取操作类型（读/写）、数据宽度和读取或写入的值。 这些存储到跟踪日志中。
在页面错误处理程序中设置页面存在在 SMP 机器上存在竞争条件。 在单步执行期间，其他 CPU 可能会在该页面上自由运行，并且可能会在没有通知的情况下丢失事件。 不鼓励在跟踪期间重新启用其他 CPU。
跟踪日志格式¶
原始日志是文本，易于使用 grep 和 awk 等工具进行过滤。 一个记录是日志中的一行。 记录以关键字开头，后跟依赖于关键字的参数。 参数用空格分隔，或持续到行尾。 版本 20070824 的格式如下
解释 关键字 空格分隔的参数¶
读取事件 R 宽度、时间戳、映射 ID、物理地址、值、PC、PID 写事件 W 宽度、时间戳、映射 ID、物理地址、值、PC、PID ioremap 事件 MAP 时间戳、映射 ID、物理地址、虚拟地址、长度、PC、PID iounmap 事件 UNMAP 时间戳、映射 ID、PC、PID 标记 MARK 时间戳、文本 版本 VERSION 字符串“20070824” 读取器信息 LSPCI 来自 lspci -v 的一行 PCI 地址映射 PCIDEV 空格分隔的 /proc/bus/pci/devices 数据 未知 opcode UNKNOWN 时间戳、映射 ID、物理地址、数据、PC、PID
时间戳以秒为单位，带小数。 物理地址是 PCI 总线地址，虚拟地址是内核虚拟地址。 宽度是以字节为单位的数据宽度，值是数据值。 映射 ID 是一个任意 ID 号，用于标识在操作中使用的映射。 PC 是程序计数器，PID 是进程 ID。 如果未记录，PC 为零。 PID 始终为零，因为尚不支持跟踪源自用户空间内存的 MMIO 访问。
例如，以下 awk 过滤器将传递目标地址在 [0xfb73ce40, 0xfb800000] 范围内的所有 32 位写入
$ awk '/W 4 / { adr=strtonum($5); if (adr >= 0xfb73ce40 &&
adr < 0xfb800000) print; }'
开发人员工具¶
- 用户空间工具包括以下实用程序
用硬件寄存器名称替换数字地址和值
重放 MMIO 日志，即重新执行记录的写入