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，Gemini（旧Bard）など）の記事を50本以上執筆．アメリカのサンフランシスコ（広義のシリコンバレー）の会社でプロンプトエンジニア・マネージャー・Quality Assurance（QA）の業務委託の経験あり．
- （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200本以上執筆．イギリスのロンドンの会社で仮想通貨の英語の記事を日本語に翻訳する業務委託の経験あり．
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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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1 |
$ 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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