linux系统分析工具之Blktrace

Blktrace简介：

 blktrace是一个针对Linux内核中块设备I/O层的跟踪工具，用来收集磁盘IO信息中当IO进行到块设备层（block层，所以叫blk trace）时的详细信息（如IO请求提交，入队，合并，完成等等一些列的信息），是由
 Linux内核块设备层的维护者开发的，目前已经集成到内核2.6.17及其之后的内核版本中。通过使用这个工具，使用者可以获取I/O请求队列的各种详细的情况，包括进行读写的进程名称、进程号、执行时间、读写的物理
 块号、块大小等等，是一个Linux下分析I/O相关内容的很好的工具

 透过blktrace来观察io行为的时候，第一件事情需要选择目标设备，以便分析该设备的io行为。blktrace分为内核部分和应用部分，应用部分收到我们要捕捉的设备名单，传给内核。内核分布在block层的各个
 tracepoint就会开始工作，把相关的数据透过relayfs传递到blktrace的应用部分，应用部分把这些数据记到磁盘，以便后续分析。

 blktrace架构图参照：

 http://blog.yufeng.info/archives/2524

 block层位置图参照：

 http://blog.yufeng.info/archives/751

 blktrace是一个可以显示block的io详细信息的工具，但他的输出信息太专业了，很难看懂，可以同通过blkiomon、blkparse，btt等工具来查看

blktrace工作原理：

(1)blktrace测试的时候，会分配物理机上逻辑cpu个数个线程，并且每一个线程绑定一个逻辑cpu来收集数据
(2)blktrace在debugfs挂载的路径（默认是/sys/kernel/debug ）下每个线程产生一个文件（就有了对应的文件描述符），然后调用ioctl函数（携带文件描述符， 
   _IOWR(0x12,115,struct blk_user_trace_setup)，& blk_user_trace_setup三个参数），产生系统调用将这些东西给内核去调用相应函数来处理，由内核经由debugfs文件系统往此文件描述符写入数据
(3)blktrace需要结合blkparse来使用，由blkparse来解析blktrace产生的特定格式的二进制数据
(4)blkparse仅打开blktrace产生的文件，从文件里面取数据做展示以及最后做per cpu的统计输出，但blkparse中展示的数据状态（如 A，U，Q，详细见下）是blkparse在t->action & 0xffff之后自己
   把数值转换为“A，Q，U之类的状态”来展示的。

blktrace安装：

 $ sudo apt-get install blktrace

Debugfs挂载：

 由blktrace工作原理可知，blktrace需要借助内核经由debugfs文件系统（debugfs文件系统在内存中）来输出信息，所以用blktrace工具之前需要先挂载debugfs文件系统

$ sudo mount –t debugfs debugfs /sys/kernel/debug

blktrace语法：

 blktrace -d dev [ -r debugfs_path ] [ -o output ] [-k ] [ -w time ] [ -a action ] [ -A action_mask ] [ -v ]

blktrace选项：

 -A hex-mask			#设置过滤信息mask成十六进制mask
 -a mask			#添加mask到当前的过滤器
 -b size			#指定缓存大小for提取的结果，默认为512KB
 -d dev			#添加一个设备追踪
 -I file			#Adds the devices found in file as devices to trace
 -k			#杀掉正在运行的追踪
 -n num-sub			#指定缓冲池大小，默认为4个子缓冲区
 -o file			#指定输出文件的名字
 -r rel-path			#指定的debugfs挂载点
 -V			#版本号
 -w seconds			#设置运行的时间

输出方式：

 文件输出：

 $ blktrace –d /dev/sda –o test1

  #对/dev/sda的trace，输出文件名为test1. Blktrace.[0-cpu数-1]（文件里面存的是二进制数据，需要blkparse来解析）（如之前在blktrace原理中提到，每个逻辑cpu都有一个线程，产生一个文件，
  故会产生cpu数目个文件）

 终端输出：

 $ blktrace –d /dev/sda –o - | blkparse  -i –

  #输出到终端用“-”表示，可是都是一堆二进制东西，没法看，所以需要实时blkparse来解析
  #Blkparse 的“-i”后加文件名，blktrace输出为“-“代表终端（代码里面写死了，就是用这个符号来代表终端），blkparse也用“-”来代表终端解析

几个例子：

blktrace -d /dev/sda -o - |blkparse -i -
此命令是将blktrace的结果输出到屏幕，然后blkparse将屏幕中的blktrace的结果作为分析的输入，最后将分析的结果同样输出到屏幕。这里需要指出的是，blkparse是基于blktrace的分析工具，
因为blktrace本身并不具有分析功能，它只是进行监测，其余的工作都是由blkparse来进行的。

blktrace -d /dev/sda |blkparse -i -
此命令是将blktrace的结果输出到本地文件夹，文件名为sda.blktrace.0和sda.blktrace.1，这里之所以有两个文件是因为运行机器有两个CPU的缘故，blktrace根据CPU的个数来生成文件，
对应每个CPU都有一个相应的监测数据文件。

blktrace -d /dev/sda -o trace |blkparse -i -
此命令是将blktrace的结果输出到已经事先指定好的文件trace中，注意这个trace文件必须在本地文件夹中存在，无需带有任何后缀。运行之后会产生两个新的文件叫做trace.blktrace.0和trace.blktrace.1。

blkparse -i trace
此命令是将trace文件作为blkparse的输入，blkparse的结果依然输出到屏幕

blkparse -i trace -o /root/trace.txt
此命令是将trace文件作为blkparse的输入，同时将分析结果输出到/root/trace.txt这个文件，以便人工进行更加深入的分析，因为