C言語でLinuxカーネルの関数呼び出しをトレースするKernelSharkの使い方を教えて！
こういった悩みにお答えします．
本記事の信頼性
- リアルタイムシステムの研究歴12年．
- 東大教員の時に，英語でOS（Linuxカーネル）の授業．
- 2012年9月～2013年8月にアメリカのノースカロライナ大学チャペルヒル校（UNC）コンピュータサイエンス学部で客員研究員として勤務．C言語でリアルタイムLinuxの研究開発．
- プログラミング歴15年以上，習得している言語: C/C++，Python，Solidity/Vyper，Java，Ruby，Go，Rust，D，HTML/CSS/JS/PHP，MATLAB，Assembler (x64，ARM)．
- 東大教員の時に，C++言語で開発した「LLVMコンパイラの拡張」，C言語で開発した独自のリアルタイムOS「Mcube Kernel」をGitHubにオープンソースとして公開．
- 2020年1月～現在はアメリカのノースカロライナ州チャペルヒルにあるGuarantee Happiness LLCのCTOとしてECサイト開発やWeb/SNSマーケティングの業務．2022年6月～現在はアメリカのノースカロライナ州チャペルヒルにあるJapanese Tar Heel, Inc.のCEO兼CTO．
- 最近は自然言語処理AIとイーサリアムに関する有益な情報発信に従事．
- （AI全般を含む）自然言語処理AIの論文の日本語訳や，AIチャットボット（ChatGPT，Auto-GPT，Bardなど）の記事を30本以上執筆．
- （スマートコントラクトのプログラミングを含む）イーサリアムや仮想通貨全般の記事を250本以上執筆．
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KernelShark
KernelSharkとは，カーネルの関数呼び出しのグラフを追跡し，呼び出された関数とタイムスタンプを表示するツール「trace-cmd」の出力をフロントエンドで読み取るGUIツールです．
"trace-cmd record"と"trace-cmd extract"は，trace.datファイルを作成します．
KernelSharkはこのファイルを読み，そのデータのグラフとリスト表示を作成します．
Ubuntu 22.04 LTSの場合は，以下のコマンドでKernelSharkをインストールしましょう！
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$ sudo apt-get install kernelshark |
Linuxカーネルの関数呼び出しをトレースするKernelSharkの使い方
Linuxカーネルの関数呼び出しをトレースするKernelSharkの使い方を紹介します．
trace-cmdの使い方は，以下の記事が参考になります．
C言語で「Hello World!」を表示するコードは以下になります．
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/* * Author: Hiroyuki Chishiro * License: 2-Clause BSD */ #include <stdio.h> int main(void) { printf("Hello World!\n"); return 0; } |
このコードをビルドした後にtrace-cmdで実行します．
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$ gcc hello.c $ sudo trace-cmd record -p function_graph -F ./a.out plugin 'function_graph' Hello World! CPU0 data recorded at offset=0x712000 0 bytes in size CPU1 data recorded at offset=0x712000 0 bytes in size CPU2 data recorded at offset=0x712000 0 bytes in size CPU3 data recorded at offset=0x712000 1499136 bytes in size CPU4 data recorded at offset=0x880000 0 bytes in size CPU5 data recorded at offset=0x880000 0 bytes in size CPU6 data recorded at offset=0x880000 0 bytes in size CPU7 data recorded at offset=0x880000 0 bytes in size CPU8 data recorded at offset=0x880000 0 bytes in size CPU9 data recorded at offset=0x880000 0 bytes in size CPU10 data recorded at offset=0x880000 0 bytes in size CPU11 data recorded at offset=0x880000 0 bytes in size CPU12 data recorded at offset=0x880000 0 bytes in size CPU13 data recorded at offset=0x880000 0 bytes in size CPU14 data recorded at offset=0x880000 0 bytes in size CPU15 data recorded at offset=0x880000 0 bytes in size |
lsコマンドで確認するとtrace.datファイルが作成されていることがわかります．
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$ ls a.out* hello.c trace.dat |
KernelSharkでtrace.datファイルを読み込むには，以下のコマンドを実行します．
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$ kernelshark trace.dat |
KernelSharkが起動して，以下のように表示されます．
CPU3でa.outが実行されていること，Linuxカーネル内にあるmutex_unlock/kmem_alloc_cache関数等を呼び出していることがわかります．
このように，KernelSharkを利用することで，Linuxカーネルの動作がわかります．
KernelSharkの解説動画
KernelSharkの解説動画です．
KernelSharkを深く理解したい場合は，是非観ましょう！
trace-cmdのデモ動画はこちらです．
まとめ
C言語でLinuxカーネルの関数呼び出しをトレースするKernelSharkの使い方を紹介しました．
KernelSharkを利用することで，Linuxカーネルの動作がわかりました．
Linuxカーネルを知りたいあなたはこちらからどうぞ．
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