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[sfrench/cifs-2.6.git] / Documentation / kprobes.txt
1 =======================
2 Kernel Probes (Kprobes)
3 =======================
4
5 :Author: Jim Keniston <jkenisto@us.ibm.com>
6 :Author: Prasanna S Panchamukhi <prasanna.panchamukhi@gmail.com>
7 :Author: Masami Hiramatsu <mhiramat@redhat.com>
8
9 .. CONTENTS
10
11   1. Concepts: Kprobes, and Return Probes
12   2. Architectures Supported
13   3. Configuring Kprobes
14   4. API Reference
15   5. Kprobes Features and Limitations
16   6. Probe Overhead
17   7. TODO
18   8. Kprobes Example
19   9. Kretprobes Example
20   10. Deprecated Features
21   Appendix A: The kprobes debugfs interface
22   Appendix B: The kprobes sysctl interface
23
24 Concepts: Kprobes and Return Probes
25 =========================================
26
27 Kprobes enables you to dynamically break into any kernel routine and
28 collect debugging and performance information non-disruptively. You
29 can trap at almost any kernel code address [1]_, specifying a handler
30 routine to be invoked when the breakpoint is hit.
31
32 .. [1] some parts of the kernel code can not be trapped, see
33        :ref:`kprobes_blacklist`)
34
35 There are currently two types of probes: kprobes, and kretprobes
36 (also called return probes).  A kprobe can be inserted on virtually
37 any instruction in the kernel.  A return probe fires when a specified
38 function returns.
39
40 In the typical case, Kprobes-based instrumentation is packaged as
41 a kernel module.  The module's init function installs ("registers")
42 one or more probes, and the exit function unregisters them.  A
43 registration function such as register_kprobe() specifies where
44 the probe is to be inserted and what handler is to be called when
45 the probe is hit.
46
47 There are also ``register_/unregister_*probes()`` functions for batch
48 registration/unregistration of a group of ``*probes``. These functions
49 can speed up unregistration process when you have to unregister
50 a lot of probes at once.
51
52 The next four subsections explain how the different types of
53 probes work and how jump optimization works.  They explain certain
54 things that you'll need to know in order to make the best use of
55 Kprobes -- e.g., the difference between a pre_handler and
56 a post_handler, and how to use the maxactive and nmissed fields of
57 a kretprobe.  But if you're in a hurry to start using Kprobes, you
58 can skip ahead to :ref:`kprobes_archs_supported`.
59
60 How Does a Kprobe Work?
61 -----------------------
62
63 When a kprobe is registered, Kprobes makes a copy of the probed
64 instruction and replaces the first byte(s) of the probed instruction
65 with a breakpoint instruction (e.g., int3 on i386 and x86_64).
66
67 When a CPU hits the breakpoint instruction, a trap occurs, the CPU's
68 registers are saved, and control passes to Kprobes via the
69 notifier_call_chain mechanism.  Kprobes executes the "pre_handler"
70 associated with the kprobe, passing the handler the addresses of the
71 kprobe struct and the saved registers.
72
73 Next, Kprobes single-steps its copy of the probed instruction.
74 (It would be simpler to single-step the actual instruction in place,
75 but then Kprobes would have to temporarily remove the breakpoint
76 instruction.  This would open a small time window when another CPU
77 could sail right past the probepoint.)
78
79 After the instruction is single-stepped, Kprobes executes the
80 "post_handler," if any, that is associated with the kprobe.
81 Execution then continues with the instruction following the probepoint.
82
83 Return Probes
84 -------------
85
86 How Does a Return Probe Work?
87 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
88
89 When you call register_kretprobe(), Kprobes establishes a kprobe at
90 the entry to the function.  When the probed function is called and this
91 probe is hit, Kprobes saves a copy of the return address, and replaces
92 the return address with the address of a "trampoline."  The trampoline
93 is an arbitrary piece of code -- typically just a nop instruction.
94 At boot time, Kprobes registers a kprobe at the trampoline.
95
96 When the probed function executes its return instruction, control
97 passes to the trampoline and that probe is hit.  Kprobes' trampoline
98 handler calls the user-specified return handler associated with the
99 kretprobe, then sets the saved instruction pointer to the saved return
100 address, and that's where execution resumes upon return from the trap.
101
102 While the probed function is executing, its return address is
103 stored in an object of type kretprobe_instance.  Before calling
104 register_kretprobe(), the user sets the maxactive field of the
105 kretprobe struct to specify how many instances of the specified
106 function can be probed simultaneously.  register_kretprobe()
107 pre-allocates the indicated number of kretprobe_instance objects.
108
109 For example, if the function is non-recursive and is called with a
110 spinlock held, maxactive = 1 should be enough.  If the function is
111 non-recursive and can never relinquish the CPU (e.g., via a semaphore
112 or preemption), NR_CPUS should be enough.  If maxactive <= 0, it is
113 set to a default value.  If CONFIG_PREEMPT is enabled, the default
114 is max(10, 2*NR_CPUS).  Otherwise, the default is NR_CPUS.
115
116 It's not a disaster if you set maxactive too low; you'll just miss
117 some probes.  In the kretprobe struct, the nmissed field is set to
118 zero when the return probe is registered, and is incremented every
119 time the probed function is entered but there is no kretprobe_instance
120 object available for establishing the return probe.
121
122 Kretprobe entry-handler
123 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
124
125 Kretprobes also provides an optional user-specified handler which runs
126 on function entry. This handler is specified by setting the entry_handler
127 field of the kretprobe struct. Whenever the kprobe placed by kretprobe at the
128 function entry is hit, the user-defined entry_handler, if any, is invoked.
129 If the entry_handler returns 0 (success) then a corresponding return handler
130 is guaranteed to be called upon function return. If the entry_handler
131 returns a non-zero error then Kprobes leaves the return address as is, and
132 the kretprobe has no further effect for that particular function instance.
133
134 Multiple entry and return handler invocations are matched using the unique
135 kretprobe_instance object associated with them. Additionally, a user
136 may also specify per return-instance private data to be part of each
137 kretprobe_instance object. This is especially useful when sharing private
138 data between corresponding user entry and return handlers. The size of each
139 private data object can be specified at kretprobe registration time by
140 setting the data_size field of the kretprobe struct. This data can be
141 accessed through the data field of each kretprobe_instance object.
142
143 In case probed function is entered but there is no kretprobe_instance
144 object available, then in addition to incrementing the nmissed count,
145 the user entry_handler invocation is also skipped.
146
147 .. _kprobes_jump_optimization:
148
149 How Does Jump Optimization Work?
150 --------------------------------
151
152 If your kernel is built with CONFIG_OPTPROBES=y (currently this flag
153 is automatically set 'y' on x86/x86-64, non-preemptive kernel) and
154 the "debug.kprobes_optimization" kernel parameter is set to 1 (see
155 sysctl(8)), Kprobes tries to reduce probe-hit overhead by using a jump
156 instruction instead of a breakpoint instruction at each probepoint.
157
158 Init a Kprobe
159 ^^^^^^^^^^^^^
160
161 When a probe is registered, before attempting this optimization,
162 Kprobes inserts an ordinary, breakpoint-based kprobe at the specified
163 address. So, even if it's not possible to optimize this particular
164 probepoint, there'll be a probe there.
165
166 Safety Check
167 ^^^^^^^^^^^^
168
169 Before optimizing a probe, Kprobes performs the following safety checks:
170
171 - Kprobes verifies that the region that will be replaced by the jump
172   instruction (the "optimized region") lies entirely within one function.
173   (A jump instruction is multiple bytes, and so may overlay multiple
174   instructions.)
175
176 - Kprobes analyzes the entire function and verifies that there is no
177   jump into the optimized region.  Specifically:
178
179   - the function contains no indirect jump;
180   - the function contains no instruction that causes an exception (since
181     the fixup code triggered by the exception could jump back into the
182     optimized region -- Kprobes checks the exception tables to verify this);
183   - there is no near jump to the optimized region (other than to the first
184     byte).
185
186 - For each instruction in the optimized region, Kprobes verifies that
187   the instruction can be executed out of line.
188
189 Preparing Detour Buffer
190 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
191
192 Next, Kprobes prepares a "detour" buffer, which contains the following
193 instruction sequence:
194
195 - code to push the CPU's registers (emulating a breakpoint trap)
196 - a call to the trampoline code which calls user's probe handlers.
197 - code to restore registers
198 - the instructions from the optimized region
199 - a jump back to the original execution path.
200
201 Pre-optimization
202 ^^^^^^^^^^^^^^^^
203
204 After preparing the detour buffer, Kprobes verifies that none of the
205 following situations exist:
206
207 - The probe has a post_handler.
208 - Other instructions in the optimized region are probed.
209 - The probe is disabled.
210
211 In any of the above cases, Kprobes won't start optimizing the probe.
212 Since these are temporary situations, Kprobes tries to start
213 optimizing it again if the situation is changed.
214
215 If the kprobe can be optimized, Kprobes enqueues the kprobe to an
216 optimizing list, and kicks the kprobe-optimizer workqueue to optimize
217 it.  If the to-be-optimized probepoint is hit before being optimized,
218 Kprobes returns control to the original instruction path by setting
219 the CPU's instruction pointer to the copied code in the detour buffer
220 -- thus at least avoiding the single-step.
221
222 Optimization
223 ^^^^^^^^^^^^
224
225 The Kprobe-optimizer doesn't insert the jump instruction immediately;
226 rather, it calls synchronize_sched() for safety first, because it's
227 possible for a CPU to be interrupted in the middle of executing the
228 optimized region [3]_.  As you know, synchronize_sched() can ensure
229 that all interruptions that were active when synchronize_sched()
230 was called are done, but only if CONFIG_PREEMPT=n.  So, this version
231 of kprobe optimization supports only kernels with CONFIG_PREEMPT=n [4]_.
232
233 After that, the Kprobe-optimizer calls stop_machine() to replace
234 the optimized region with a jump instruction to the detour buffer,
235 using text_poke_smp().
236
237 Unoptimization
238 ^^^^^^^^^^^^^^
239
240 When an optimized kprobe is unregistered, disabled, or blocked by
241 another kprobe, it will be unoptimized.  If this happens before
242 the optimization is complete, the kprobe is just dequeued from the
243 optimized list.  If the optimization has been done, the jump is
244 replaced with the original code (except for an int3 breakpoint in
245 the first byte) by using text_poke_smp().
246
247 .. [3] Please imagine that the 2nd instruction is interrupted and then
248    the optimizer replaces the 2nd instruction with the jump *address*
249    while the interrupt handler is running. When the interrupt
250    returns to original address, there is no valid instruction,
251    and it causes an unexpected result.
252
253 .. [4] This optimization-safety checking may be replaced with the
254    stop-machine method that ksplice uses for supporting a CONFIG_PREEMPT=y
255    kernel.
256
257 NOTE for geeks:
258 The jump optimization changes the kprobe's pre_handler behavior.
259 Without optimization, the pre_handler can change the kernel's execution
260 path by changing regs->ip and returning 1.  However, when the probe
261 is optimized, that modification is ignored.  Thus, if you want to
262 tweak the kernel's execution path, you need to suppress optimization,
263 using one of the following techniques:
264
265 - Specify an empty function for the kprobe's post_handler or break_handler.
266
267 or
268
269 - Execute 'sysctl -w debug.kprobes_optimization=n'
270
271 .. _kprobes_blacklist:
272
273 Blacklist
274 ---------
275
276 Kprobes can probe most of the kernel except itself. This means
277 that there are some functions where kprobes cannot probe. Probing
278 (trapping) such functions can cause a recursive trap (e.g. double
279 fault) or the nested probe handler may never be called.
280 Kprobes manages such functions as a blacklist.
281 If you want to add a function into the blacklist, you just need
282 to (1) include linux/kprobes.h and (2) use NOKPROBE_SYMBOL() macro
283 to specify a blacklisted function.
284 Kprobes checks the given probe address against the blacklist and
285 rejects registering it, if the given address is in the blacklist.
286
287 .. _kprobes_archs_supported:
288
289 Architectures Supported
290 =======================
291
292 Kprobes and return probes are implemented on the following
293 architectures:
294
295 - i386 (Supports jump optimization)
296 - x86_64 (AMD-64, EM64T) (Supports jump optimization)
297 - ppc64
298 - ia64 (Does not support probes on instruction slot1.)
299 - sparc64 (Return probes not yet implemented.)
300 - arm
301 - ppc
302 - mips
303 - s390
304
305 Configuring Kprobes
306 ===================
307
308 When configuring the kernel using make menuconfig/xconfig/oldconfig,
309 ensure that CONFIG_KPROBES is set to "y". Under "General setup", look
310 for "Kprobes".
311
312 So that you can load and unload Kprobes-based instrumentation modules,
313 make sure "Loadable module support" (CONFIG_MODULES) and "Module
314 unloading" (CONFIG_MODULE_UNLOAD) are set to "y".
315
316 Also make sure that CONFIG_KALLSYMS and perhaps even CONFIG_KALLSYMS_ALL
317 are set to "y", since kallsyms_lookup_name() is used by the in-kernel
318 kprobe address resolution code.
319
320 If you need to insert a probe in the middle of a function, you may find
321 it useful to "Compile the kernel with debug info" (CONFIG_DEBUG_INFO),
322 so you can use "objdump -d -l vmlinux" to see the source-to-object
323 code mapping.
324
325 API Reference
326 =============
327
328 The Kprobes API includes a "register" function and an "unregister"
329 function for each type of probe. The API also includes "register_*probes"
330 and "unregister_*probes" functions for (un)registering arrays of probes.
331 Here are terse, mini-man-page specifications for these functions and
332 the associated probe handlers that you'll write. See the files in the
333 samples/kprobes/ sub-directory for examples.
334
335 register_kprobe
336 ---------------
337
338 ::
339
340         #include <linux/kprobes.h>
341         int register_kprobe(struct kprobe *kp);
342
343 Sets a breakpoint at the address kp->addr.  When the breakpoint is
344 hit, Kprobes calls kp->pre_handler.  After the probed instruction
345 is single-stepped, Kprobe calls kp->post_handler.  If a fault
346 occurs during execution of kp->pre_handler or kp->post_handler,
347 or during single-stepping of the probed instruction, Kprobes calls
348 kp->fault_handler.  Any or all handlers can be NULL. If kp->flags
349 is set KPROBE_FLAG_DISABLED, that kp will be registered but disabled,
350 so, its handlers aren't hit until calling enable_kprobe(kp).
351
352 .. note::
353
354    1. With the introduction of the "symbol_name" field to struct kprobe,
355       the probepoint address resolution will now be taken care of by the kernel.
356       The following will now work::
357
358         kp.symbol_name = "symbol_name";
359
360       (64-bit powerpc intricacies such as function descriptors are handled
361       transparently)
362
363    2. Use the "offset" field of struct kprobe if the offset into the symbol
364       to install a probepoint is known. This field is used to calculate the
365       probepoint.
366
367    3. Specify either the kprobe "symbol_name" OR the "addr". If both are
368       specified, kprobe registration will fail with -EINVAL.
369
370    4. With CISC architectures (such as i386 and x86_64), the kprobes code
371       does not validate if the kprobe.addr is at an instruction boundary.
372       Use "offset" with caution.
373
374 register_kprobe() returns 0 on success, or a negative errno otherwise.
375
376 User's pre-handler (kp->pre_handler)::
377
378         #include <linux/kprobes.h>
379         #include <linux/ptrace.h>
380         int pre_handler(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs);
381
382 Called with p pointing to the kprobe associated with the breakpoint,
383 and regs pointing to the struct containing the registers saved when
384 the breakpoint was hit.  Return 0 here unless you're a Kprobes geek.
385
386 User's post-handler (kp->post_handler)::
387
388         #include <linux/kprobes.h>
389         #include <linux/ptrace.h>
390         void post_handler(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs,
391                           unsigned long flags);
392
393 p and regs are as described for the pre_handler.  flags always seems
394 to be zero.
395
396 User's fault-handler (kp->fault_handler)::
397
398         #include <linux/kprobes.h>
399         #include <linux/ptrace.h>
400         int fault_handler(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs, int trapnr);
401
402 p and regs are as described for the pre_handler.  trapnr is the
403 architecture-specific trap number associated with the fault (e.g.,
404 on i386, 13 for a general protection fault or 14 for a page fault).
405 Returns 1 if it successfully handled the exception.
406
407 register_kretprobe
408 ------------------
409
410 ::
411
412         #include <linux/kprobes.h>
413         int register_kretprobe(struct kretprobe *rp);
414
415 Establishes a return probe for the function whose address is
416 rp->kp.addr.  When that function returns, Kprobes calls rp->handler.
417 You must set rp->maxactive appropriately before you call
418 register_kretprobe(); see "How Does a Return Probe Work?" for details.
419
420 register_kretprobe() returns 0 on success, or a negative errno
421 otherwise.
422
423 User's return-probe handler (rp->handler)::
424
425         #include <linux/kprobes.h>
426         #include <linux/ptrace.h>
427         int kretprobe_handler(struct kretprobe_instance *ri,
428                               struct pt_regs *regs);
429
430 regs is as described for kprobe.pre_handler.  ri points to the
431 kretprobe_instance object, of which the following fields may be
432 of interest:
433
434 - ret_addr: the return address
435 - rp: points to the corresponding kretprobe object
436 - task: points to the corresponding task struct
437 - data: points to per return-instance private data; see "Kretprobe
438         entry-handler" for details.
439
440 The regs_return_value(regs) macro provides a simple abstraction to
441 extract the return value from the appropriate register as defined by
442 the architecture's ABI.
443
444 The handler's return value is currently ignored.
445
446 unregister_*probe
447 ------------------
448
449 ::
450
451         #include <linux/kprobes.h>
452         void unregister_kprobe(struct kprobe *kp);
453         void unregister_kretprobe(struct kretprobe *rp);
454
455 Removes the specified probe.  The unregister function can be called
456 at any time after the probe has been registered.
457
458 .. note::
459
460    If the functions find an incorrect probe (ex. an unregistered probe),
461    they clear the addr field of the probe.
462
463 register_*probes
464 ----------------
465
466 ::
467
468         #include <linux/kprobes.h>
469         int register_kprobes(struct kprobe **kps, int num);
470         int register_kretprobes(struct kretprobe **rps, int num);
471
472 Registers each of the num probes in the specified array.  If any
473 error occurs during registration, all probes in the array, up to
474 the bad probe, are safely unregistered before the register_*probes
475 function returns.
476
477 - kps/rps/jps: an array of pointers to ``*probe`` data structures
478 - num: the number of the array entries.
479
480 .. note::
481
482    You have to allocate(or define) an array of pointers and set all
483    of the array entries before using these functions.
484
485 unregister_*probes
486 ------------------
487
488 ::
489
490         #include <linux/kprobes.h>
491         void unregister_kprobes(struct kprobe **kps, int num);
492         void unregister_kretprobes(struct kretprobe **rps, int num);
493
494 Removes each of the num probes in the specified array at once.
495
496 .. note::
497
498    If the functions find some incorrect probes (ex. unregistered
499    probes) in the specified array, they clear the addr field of those
500    incorrect probes. However, other probes in the array are
501    unregistered correctly.
502
503 disable_*probe
504 --------------
505
506 ::
507
508         #include <linux/kprobes.h>
509         int disable_kprobe(struct kprobe *kp);
510         int disable_kretprobe(struct kretprobe *rp);
511
512 Temporarily disables the specified ``*probe``. You can enable it again by using
513 enable_*probe(). You must specify the probe which has been registered.
514
515 enable_*probe
516 -------------
517
518 ::
519
520         #include <linux/kprobes.h>
521         int enable_kprobe(struct kprobe *kp);
522         int enable_kretprobe(struct kretprobe *rp);
523
524 Enables ``*probe`` which has been disabled by disable_*probe(). You must specify
525 the probe which has been registered.
526
527 Kprobes Features and Limitations
528 ================================
529
530 Kprobes allows multiple probes at the same address. Also,
531 a probepoint for which there is a post_handler cannot be optimized.
532 So if you install a kprobe with a post_handler, at an optimized
533 probepoint, the probepoint will be unoptimized automatically.
534
535 In general, you can install a probe anywhere in the kernel.
536 In particular, you can probe interrupt handlers.  Known exceptions
537 are discussed in this section.
538
539 The register_*probe functions will return -EINVAL if you attempt
540 to install a probe in the code that implements Kprobes (mostly
541 kernel/kprobes.c and ``arch/*/kernel/kprobes.c``, but also functions such
542 as do_page_fault and notifier_call_chain).
543
544 If you install a probe in an inline-able function, Kprobes makes
545 no attempt to chase down all inline instances of the function and
546 install probes there.  gcc may inline a function without being asked,
547 so keep this in mind if you're not seeing the probe hits you expect.
548
549 A probe handler can modify the environment of the probed function
550 -- e.g., by modifying kernel data structures, or by modifying the
551 contents of the pt_regs struct (which are restored to the registers
552 upon return from the breakpoint).  So Kprobes can be used, for example,
553 to install a bug fix or to inject faults for testing.  Kprobes, of
554 course, has no way to distinguish the deliberately injected faults
555 from the accidental ones.  Don't drink and probe.
556
557 Kprobes makes no attempt to prevent probe handlers from stepping on
558 each other -- e.g., probing printk() and then calling printk() from a
559 probe handler.  If a probe handler hits a probe, that second probe's
560 handlers won't be run in that instance, and the kprobe.nmissed member
561 of the second probe will be incremented.
562
563 As of Linux v2.6.15-rc1, multiple handlers (or multiple instances of
564 the same handler) may run concurrently on different CPUs.
565
566 Kprobes does not use mutexes or allocate memory except during
567 registration and unregistration.
568
569 Probe handlers are run with preemption disabled.  Depending on the
570 architecture and optimization state, handlers may also run with
571 interrupts disabled (e.g., kretprobe handlers and optimized kprobe
572 handlers run without interrupt disabled on x86/x86-64).  In any case,
573 your handler should not yield the CPU (e.g., by attempting to acquire
574 a semaphore).
575
576 Since a return probe is implemented by replacing the return
577 address with the trampoline's address, stack backtraces and calls
578 to __builtin_return_address() will typically yield the trampoline's
579 address instead of the real return address for kretprobed functions.
580 (As far as we can tell, __builtin_return_address() is used only
581 for instrumentation and error reporting.)
582
583 If the number of times a function is called does not match the number
584 of times it returns, registering a return probe on that function may
585 produce undesirable results. In such a case, a line:
586 kretprobe BUG!: Processing kretprobe d000000000041aa8 @ c00000000004f48c
587 gets printed. With this information, one will be able to correlate the
588 exact instance of the kretprobe that caused the problem. We have the
589 do_exit() case covered. do_execve() and do_fork() are not an issue.
590 We're unaware of other specific cases where this could be a problem.
591
592 If, upon entry to or exit from a function, the CPU is running on
593 a stack other than that of the current task, registering a return
594 probe on that function may produce undesirable results.  For this
595 reason, Kprobes doesn't support return probes (or kprobes)
596 on the x86_64 version of __switch_to(); the registration functions
597 return -EINVAL.
598
599 On x86/x86-64, since the Jump Optimization of Kprobes modifies
600 instructions widely, there are some limitations to optimization. To
601 explain it, we introduce some terminology. Imagine a 3-instruction
602 sequence consisting of a two 2-byte instructions and one 3-byte
603 instruction.
604
605 ::
606
607                 IA
608                 |
609         [-2][-1][0][1][2][3][4][5][6][7]
610                 [ins1][ins2][  ins3 ]
611                 [<-     DCR       ->]
612                 [<- JTPR ->]
613
614         ins1: 1st Instruction
615         ins2: 2nd Instruction
616         ins3: 3rd Instruction
617         IA:  Insertion Address
618         JTPR: Jump Target Prohibition Region
619         DCR: Detoured Code Region
620
621 The instructions in DCR are copied to the out-of-line buffer
622 of the kprobe, because the bytes in DCR are replaced by
623 a 5-byte jump instruction. So there are several limitations.
624
625 a) The instructions in DCR must be relocatable.
626 b) The instructions in DCR must not include a call instruction.
627 c) JTPR must not be targeted by any jump or call instruction.
628 d) DCR must not straddle the border between functions.
629
630 Anyway, these limitations are checked by the in-kernel instruction
631 decoder, so you don't need to worry about that.
632
633 Probe Overhead
634 ==============
635
636 On a typical CPU in use in 2005, a kprobe hit takes 0.5 to 1.0
637 microseconds to process.  Specifically, a benchmark that hits the same
638 probepoint repeatedly, firing a simple handler each time, reports 1-2
639 million hits per second, depending on the architecture.  A return-probe
640 hit typically takes 50-75% longer than a kprobe hit.
641 When you have a return probe set on a function, adding a kprobe at
642 the entry to that function adds essentially no overhead.
643
644 Here are sample overhead figures (in usec) for different architectures::
645
646   k = kprobe; r = return probe; kr = kprobe + return probe
647   on same function
648
649   i386: Intel Pentium M, 1495 MHz, 2957.31 bogomips
650   k = 0.57 usec; r = 0.92; kr = 0.99
651
652   x86_64: AMD Opteron 246, 1994 MHz, 3971.48 bogomips
653   k = 0.49 usec; r = 0.80; kr = 0.82
654
655   ppc64: POWER5 (gr), 1656 MHz (SMT disabled, 1 virtual CPU per physical CPU)
656   k = 0.77 usec; r = 1.26; kr = 1.45
657
658 Optimized Probe Overhead
659 ------------------------
660
661 Typically, an optimized kprobe hit takes 0.07 to 0.1 microseconds to
662 process. Here are sample overhead figures (in usec) for x86 architectures::
663
664   k = unoptimized kprobe, b = boosted (single-step skipped), o = optimized kprobe,
665   r = unoptimized kretprobe, rb = boosted kretprobe, ro = optimized kretprobe.
666
667   i386: Intel(R) Xeon(R) E5410, 2.33GHz, 4656.90 bogomips
668   k = 0.80 usec; b = 0.33; o = 0.05; r = 1.10; rb = 0.61; ro = 0.33
669
670   x86-64: Intel(R) Xeon(R) E5410, 2.33GHz, 4656.90 bogomips
671   k = 0.99 usec; b = 0.43; o = 0.06; r = 1.24; rb = 0.68; ro = 0.30
672
673 TODO
674 ====
675
676 a. SystemTap (http://sourceware.org/systemtap): Provides a simplified
677    programming interface for probe-based instrumentation.  Try it out.
678 b. Kernel return probes for sparc64.
679 c. Support for other architectures.
680 d. User-space probes.
681 e. Watchpoint probes (which fire on data references).
682
683 Kprobes Example
684 ===============
685
686 See samples/kprobes/kprobe_example.c
687
688 Kretprobes Example
689 ==================
690
691 See samples/kprobes/kretprobe_example.c
692
693 For additional information on Kprobes, refer to the following URLs:
694
695 - http://www-106.ibm.com/developerworks/library/l-kprobes.html?ca=dgr-lnxw42Kprobe
696 - http://www.redhat.com/magazine/005mar05/features/kprobes/
697 - http://www-users.cs.umn.edu/~boutcher/kprobes/
698 - http://www.linuxsymposium.org/2006/linuxsymposium_procv2.pdf (pages 101-115)
699
700 Deprecated Features
701 ===================
702
703 Jprobes is now a deprecated feature. People who are depending on it should
704 migrate to other tracing features or use older kernels. Please consider to
705 migrate your tool to one of the following options:
706
707 - Use trace-event to trace target function with arguments.
708
709   trace-event is a low-overhead (and almost no visible overhead if it
710   is off) statically defined event interface. You can define new events
711   and trace it via ftrace or any other tracing tools.
712
713   See the following urls:
714
715     - https://lwn.net/Articles/379903/
716     - https://lwn.net/Articles/381064/
717     - https://lwn.net/Articles/383362/
718
719 - Use ftrace dynamic events (kprobe event) with perf-probe.
720
721   If you build your kernel with debug info (CONFIG_DEBUG_INFO=y), you can
722   find which register/stack is assigned to which local variable or arguments
723   by using perf-probe and set up new event to trace it.
724
725   See following documents:
726
727   - Documentation/trace/kprobetrace.rst
728   - Documentation/trace/events.rst
729   - tools/perf/Documentation/perf-probe.txt
730
731
732 The kprobes debugfs interface
733 =============================
734
735
736 With recent kernels (> 2.6.20) the list of registered kprobes is visible
737 under the /sys/kernel/debug/kprobes/ directory (assuming debugfs is mounted at //sys/kernel/debug).
738
739 /sys/kernel/debug/kprobes/list: Lists all registered probes on the system::
740
741         c015d71a  k  vfs_read+0x0
742         c03dedc5  r  tcp_v4_rcv+0x0
743
744 The first column provides the kernel address where the probe is inserted.
745 The second column identifies the type of probe (k - kprobe and r - kretprobe)
746 while the third column specifies the symbol+offset of the probe.
747 If the probed function belongs to a module, the module name is also
748 specified. Following columns show probe status. If the probe is on
749 a virtual address that is no longer valid (module init sections, module
750 virtual addresses that correspond to modules that've been unloaded),
751 such probes are marked with [GONE]. If the probe is temporarily disabled,
752 such probes are marked with [DISABLED]. If the probe is optimized, it is
753 marked with [OPTIMIZED]. If the probe is ftrace-based, it is marked with
754 [FTRACE].
755
756 /sys/kernel/debug/kprobes/enabled: Turn kprobes ON/OFF forcibly.
757
758 Provides a knob to globally and forcibly turn registered kprobes ON or OFF.
759 By default, all kprobes are enabled. By echoing "0" to this file, all
760 registered probes will be disarmed, till such time a "1" is echoed to this
761 file. Note that this knob just disarms and arms all kprobes and doesn't
762 change each probe's disabling state. This means that disabled kprobes (marked
763 [DISABLED]) will be not enabled if you turn ON all kprobes by this knob.
764
765
766 The kprobes sysctl interface
767 ============================
768
769 /proc/sys/debug/kprobes-optimization: Turn kprobes optimization ON/OFF.
770
771 When CONFIG_OPTPROBES=y, this sysctl interface appears and it provides
772 a knob to globally and forcibly turn jump optimization (see section
773 :ref:`kprobes_jump_optimization`) ON or OFF. By default, jump optimization
774 is allowed (ON). If you echo "0" to this file or set
775 "debug.kprobes_optimization" to 0 via sysctl, all optimized probes will be
776 unoptimized, and any new probes registered after that will not be optimized.
777
778 Note that this knob *changes* the optimized state. This means that optimized
779 probes (marked [OPTIMIZED]) will be unoptimized ([OPTIMIZED] tag will be
780 removed). If the knob is turned on, they will be optimized again.
781