Add the rt linux 4.1.3-rt3 as base
[kvmfornfv.git] / kernel / tools / perf / Documentation / perf-script-python.txt
1 perf-script-python(1)
2 ====================
3
4 NAME
5 ----
6 perf-script-python - Process trace data with a Python script
7
8 SYNOPSIS
9 --------
10 [verse]
11 'perf script' [-s [Python]:script[.py] ]
12
13 DESCRIPTION
14 -----------
15
16 This perf script option is used to process perf script data using perf's
17 built-in Python interpreter.  It reads and processes the input file and
18 displays the results of the trace analysis implemented in the given
19 Python script, if any.
20
21 A QUICK EXAMPLE
22 ---------------
23
24 This section shows the process, start to finish, of creating a working
25 Python script that aggregates and extracts useful information from a
26 raw perf script stream.  You can avoid reading the rest of this
27 document if an example is enough for you; the rest of the document
28 provides more details on each step and lists the library functions
29 available to script writers.
30
31 This example actually details the steps that were used to create the
32 'syscall-counts' script you see when you list the available perf script
33 scripts via 'perf script -l'.  As such, this script also shows how to
34 integrate your script into the list of general-purpose 'perf script'
35 scripts listed by that command.
36
37 The syscall-counts script is a simple script, but demonstrates all the
38 basic ideas necessary to create a useful script.  Here's an example
39 of its output (syscall names are not yet supported, they will appear
40 as numbers):
41
42 ----
43 syscall events:
44
45 event                                          count
46 ----------------------------------------  -----------
47 sys_write                                     455067
48 sys_getdents                                    4072
49 sys_close                                       3037
50 sys_swapoff                                     1769
51 sys_read                                         923
52 sys_sched_setparam                               826
53 sys_open                                         331
54 sys_newfstat                                     326
55 sys_mmap                                         217
56 sys_munmap                                       216
57 sys_futex                                        141
58 sys_select                                       102
59 sys_poll                                          84
60 sys_setitimer                                     12
61 sys_writev                                         8
62 15                                                 8
63 sys_lseek                                          7
64 sys_rt_sigprocmask                                 6
65 sys_wait4                                          3
66 sys_ioctl                                          3
67 sys_set_robust_list                                1
68 sys_exit                                           1
69 56                                                 1
70 sys_access                                         1
71 ----
72
73 Basically our task is to keep a per-syscall tally that gets updated
74 every time a system call occurs in the system.  Our script will do
75 that, but first we need to record the data that will be processed by
76 that script.  Theoretically, there are a couple of ways we could do
77 that:
78
79 - we could enable every event under the tracing/events/syscalls
80   directory, but this is over 600 syscalls, well beyond the number
81   allowable by perf.  These individual syscall events will however be
82   useful if we want to later use the guidance we get from the
83   general-purpose scripts to drill down and get more detail about
84   individual syscalls of interest.
85
86 - we can enable the sys_enter and/or sys_exit syscalls found under
87   tracing/events/raw_syscalls.  These are called for all syscalls; the
88   'id' field can be used to distinguish between individual syscall
89   numbers.
90
91 For this script, we only need to know that a syscall was entered; we
92 don't care how it exited, so we'll use 'perf record' to record only
93 the sys_enter events:
94
95 ----
96 # perf record -a -e raw_syscalls:sys_enter
97
98 ^C[ perf record: Woken up 1 times to write data ]
99 [ perf record: Captured and wrote 56.545 MB perf.data (~2470503 samples) ]
100 ----
101
102 The options basically say to collect data for every syscall event
103 system-wide and multiplex the per-cpu output into a single stream.
104 That single stream will be recorded in a file in the current directory
105 called perf.data.
106
107 Once we have a perf.data file containing our data, we can use the -g
108 'perf script' option to generate a Python script that will contain a
109 callback handler for each event type found in the perf.data trace
110 stream (for more details, see the STARTER SCRIPTS section).
111
112 ----
113 # perf script -g python
114 generated Python script: perf-script.py
115
116 The output file created also in the current directory is named
117 perf-script.py.  Here's the file in its entirety:
118
119 # perf script event handlers, generated by perf script -g python
120 # Licensed under the terms of the GNU GPL License version 2
121
122 # The common_* event handler fields are the most useful fields common to
123 # all events.  They don't necessarily correspond to the 'common_*' fields
124 # in the format files.  Those fields not available as handler params can
125 # be retrieved using Python functions of the form common_*(context).
126 # See the perf-script-python Documentation for the list of available functions.
127
128 import os
129 import sys
130
131 sys.path.append(os.environ['PERF_EXEC_PATH'] + \
132         '/scripts/python/Perf-Trace-Util/lib/Perf/Trace')
133
134 from perf_trace_context import *
135 from Core import *
136
137 def trace_begin():
138         print "in trace_begin"
139
140 def trace_end():
141         print "in trace_end"
142
143 def raw_syscalls__sys_enter(event_name, context, common_cpu,
144         common_secs, common_nsecs, common_pid, common_comm,
145         id, args):
146                 print_header(event_name, common_cpu, common_secs, common_nsecs,
147                         common_pid, common_comm)
148
149                 print "id=%d, args=%s\n" % \
150                 (id, args),
151
152 def trace_unhandled(event_name, context, common_cpu, common_secs, common_nsecs,
153                 common_pid, common_comm):
154                 print_header(event_name, common_cpu, common_secs, common_nsecs,
155                 common_pid, common_comm)
156
157 def print_header(event_name, cpu, secs, nsecs, pid, comm):
158         print "%-20s %5u %05u.%09u %8u %-20s " % \
159         (event_name, cpu, secs, nsecs, pid, comm),
160 ----
161
162 At the top is a comment block followed by some import statements and a
163 path append which every perf script script should include.
164
165 Following that are a couple generated functions, trace_begin() and
166 trace_end(), which are called at the beginning and the end of the
167 script respectively (for more details, see the SCRIPT_LAYOUT section
168 below).
169
170 Following those are the 'event handler' functions generated one for
171 every event in the 'perf record' output.  The handler functions take
172 the form subsystem__event_name, and contain named parameters, one for
173 each field in the event; in this case, there's only one event,
174 raw_syscalls__sys_enter().  (see the EVENT HANDLERS section below for
175 more info on event handlers).
176
177 The final couple of functions are, like the begin and end functions,
178 generated for every script.  The first, trace_unhandled(), is called
179 every time the script finds an event in the perf.data file that
180 doesn't correspond to any event handler in the script.  This could
181 mean either that the record step recorded event types that it wasn't
182 really interested in, or the script was run against a trace file that
183 doesn't correspond to the script.
184
185 The script generated by -g option simply prints a line for each
186 event found in the trace stream i.e. it basically just dumps the event
187 and its parameter values to stdout.  The print_header() function is
188 simply a utility function used for that purpose.  Let's rename the
189 script and run it to see the default output:
190
191 ----
192 # mv perf-script.py syscall-counts.py
193 # perf script -s syscall-counts.py
194
195 raw_syscalls__sys_enter     1 00840.847582083     7506 perf                  id=1, args=
196 raw_syscalls__sys_enter     1 00840.847595764     7506 perf                  id=1, args=
197 raw_syscalls__sys_enter     1 00840.847620860     7506 perf                  id=1, args=
198 raw_syscalls__sys_enter     1 00840.847710478     6533 npviewer.bin          id=78, args=
199 raw_syscalls__sys_enter     1 00840.847719204     6533 npviewer.bin          id=142, args=
200 raw_syscalls__sys_enter     1 00840.847755445     6533 npviewer.bin          id=3, args=
201 raw_syscalls__sys_enter     1 00840.847775601     6533 npviewer.bin          id=3, args=
202 raw_syscalls__sys_enter     1 00840.847781820     6533 npviewer.bin          id=3, args=
203 .
204 .
205 .
206 ----
207
208 Of course, for this script, we're not interested in printing every
209 trace event, but rather aggregating it in a useful way.  So we'll get
210 rid of everything to do with printing as well as the trace_begin() and
211 trace_unhandled() functions, which we won't be using.  That leaves us
212 with this minimalistic skeleton:
213
214 ----
215 import os
216 import sys
217
218 sys.path.append(os.environ['PERF_EXEC_PATH'] + \
219         '/scripts/python/Perf-Trace-Util/lib/Perf/Trace')
220
221 from perf_trace_context import *
222 from Core import *
223
224 def trace_end():
225         print "in trace_end"
226
227 def raw_syscalls__sys_enter(event_name, context, common_cpu,
228         common_secs, common_nsecs, common_pid, common_comm,
229         id, args):
230 ----
231
232 In trace_end(), we'll simply print the results, but first we need to
233 generate some results to print.  To do that we need to have our
234 sys_enter() handler do the necessary tallying until all events have
235 been counted.  A hash table indexed by syscall id is a good way to
236 store that information; every time the sys_enter() handler is called,
237 we simply increment a count associated with that hash entry indexed by
238 that syscall id:
239
240 ----
241   syscalls = autodict()
242
243   try:
244     syscalls[id] += 1
245   except TypeError:
246     syscalls[id] = 1
247 ----
248
249 The syscalls 'autodict' object is a special kind of Python dictionary
250 (implemented in Core.py) that implements Perl's 'autovivifying' hashes
251 in Python i.e. with autovivifying hashes, you can assign nested hash
252 values without having to go to the trouble of creating intermediate
253 levels if they don't exist e.g syscalls[comm][pid][id] = 1 will create
254 the intermediate hash levels and finally assign the value 1 to the
255 hash entry for 'id' (because the value being assigned isn't a hash
256 object itself, the initial value is assigned in the TypeError
257 exception.  Well, there may be a better way to do this in Python but
258 that's what works for now).
259
260 Putting that code into the raw_syscalls__sys_enter() handler, we
261 effectively end up with a single-level dictionary keyed on syscall id
262 and having the counts we've tallied as values.
263
264 The print_syscall_totals() function iterates over the entries in the
265 dictionary and displays a line for each entry containing the syscall
266 name (the dictionary keys contain the syscall ids, which are passed to
267 the Util function syscall_name(), which translates the raw syscall
268 numbers to the corresponding syscall name strings).  The output is
269 displayed after all the events in the trace have been processed, by
270 calling the print_syscall_totals() function from the trace_end()
271 handler called at the end of script processing.
272
273 The final script producing the output shown above is shown in its
274 entirety below (syscall_name() helper is not yet available, you can
275 only deal with id's for now):
276
277 ----
278 import os
279 import sys
280
281 sys.path.append(os.environ['PERF_EXEC_PATH'] + \
282         '/scripts/python/Perf-Trace-Util/lib/Perf/Trace')
283
284 from perf_trace_context import *
285 from Core import *
286 from Util import *
287
288 syscalls = autodict()
289
290 def trace_end():
291         print_syscall_totals()
292
293 def raw_syscalls__sys_enter(event_name, context, common_cpu,
294         common_secs, common_nsecs, common_pid, common_comm,
295         id, args):
296         try:
297                 syscalls[id] += 1
298         except TypeError:
299                 syscalls[id] = 1
300
301 def print_syscall_totals():
302     if for_comm is not None:
303             print "\nsyscall events for %s:\n\n" % (for_comm),
304     else:
305             print "\nsyscall events:\n\n",
306
307     print "%-40s  %10s\n" % ("event", "count"),
308     print "%-40s  %10s\n" % ("----------------------------------------", \
309                                  "-----------"),
310
311     for id, val in sorted(syscalls.iteritems(), key = lambda(k, v): (v, k), \
312                                   reverse = True):
313             print "%-40s  %10d\n" % (syscall_name(id), val),
314 ----
315
316 The script can be run just as before:
317
318   # perf script -s syscall-counts.py
319
320 So those are the essential steps in writing and running a script.  The
321 process can be generalized to any tracepoint or set of tracepoints
322 you're interested in - basically find the tracepoint(s) you're
323 interested in by looking at the list of available events shown by
324 'perf list' and/or look in /sys/kernel/debug/tracing events for
325 detailed event and field info, record the corresponding trace data
326 using 'perf record', passing it the list of interesting events,
327 generate a skeleton script using 'perf script -g python' and modify the
328 code to aggregate and display it for your particular needs.
329
330 After you've done that you may end up with a general-purpose script
331 that you want to keep around and have available for future use.  By
332 writing a couple of very simple shell scripts and putting them in the
333 right place, you can have your script listed alongside the other
334 scripts listed by the 'perf script -l' command e.g.:
335
336 ----
337 root@tropicana:~# perf script -l
338 List of available trace scripts:
339   wakeup-latency                       system-wide min/max/avg wakeup latency
340   rw-by-file <comm>                    r/w activity for a program, by file
341   rw-by-pid                            system-wide r/w activity
342 ----
343
344 A nice side effect of doing this is that you also then capture the
345 probably lengthy 'perf record' command needed to record the events for
346 the script.
347
348 To have the script appear as a 'built-in' script, you write two simple
349 scripts, one for recording and one for 'reporting'.
350
351 The 'record' script is a shell script with the same base name as your
352 script, but with -record appended.  The shell script should be put
353 into the perf/scripts/python/bin directory in the kernel source tree.
354 In that script, you write the 'perf record' command-line needed for
355 your script:
356
357 ----
358 # cat kernel-source/tools/perf/scripts/python/bin/syscall-counts-record
359
360 #!/bin/bash
361 perf record -a -e raw_syscalls:sys_enter
362 ----
363
364 The 'report' script is also a shell script with the same base name as
365 your script, but with -report appended.  It should also be located in
366 the perf/scripts/python/bin directory.  In that script, you write the
367 'perf script -s' command-line needed for running your script:
368
369 ----
370 # cat kernel-source/tools/perf/scripts/python/bin/syscall-counts-report
371
372 #!/bin/bash
373 # description: system-wide syscall counts
374 perf script -s ~/libexec/perf-core/scripts/python/syscall-counts.py
375 ----
376
377 Note that the location of the Python script given in the shell script
378 is in the libexec/perf-core/scripts/python directory - this is where
379 the script will be copied by 'make install' when you install perf.
380 For the installation to install your script there, your script needs
381 to be located in the perf/scripts/python directory in the kernel
382 source tree:
383
384 ----
385 # ls -al kernel-source/tools/perf/scripts/python
386
387 root@tropicana:/home/trz/src/tip# ls -al tools/perf/scripts/python
388 total 32
389 drwxr-xr-x 4 trz trz 4096 2010-01-26 22:30 .
390 drwxr-xr-x 4 trz trz 4096 2010-01-26 22:29 ..
391 drwxr-xr-x 2 trz trz 4096 2010-01-26 22:29 bin
392 -rw-r--r-- 1 trz trz 2548 2010-01-26 22:29 check-perf-script.py
393 drwxr-xr-x 3 trz trz 4096 2010-01-26 22:49 Perf-Trace-Util
394 -rw-r--r-- 1 trz trz 1462 2010-01-26 22:30 syscall-counts.py
395 ----
396
397 Once you've done that (don't forget to do a new 'make install',
398 otherwise your script won't show up at run-time), 'perf script -l'
399 should show a new entry for your script:
400
401 ----
402 root@tropicana:~# perf script -l
403 List of available trace scripts:
404   wakeup-latency                       system-wide min/max/avg wakeup latency
405   rw-by-file <comm>                    r/w activity for a program, by file
406   rw-by-pid                            system-wide r/w activity
407   syscall-counts                       system-wide syscall counts
408 ----
409
410 You can now perform the record step via 'perf script record':
411
412   # perf script record syscall-counts
413
414 and display the output using 'perf script report':
415
416   # perf script report syscall-counts
417
418 STARTER SCRIPTS
419 ---------------
420
421 You can quickly get started writing a script for a particular set of
422 trace data by generating a skeleton script using 'perf script -g
423 python' in the same directory as an existing perf.data trace file.
424 That will generate a starter script containing a handler for each of
425 the event types in the trace file; it simply prints every available
426 field for each event in the trace file.
427
428 You can also look at the existing scripts in
429 ~/libexec/perf-core/scripts/python for typical examples showing how to
430 do basic things like aggregate event data, print results, etc.  Also,
431 the check-perf-script.py script, while not interesting for its results,
432 attempts to exercise all of the main scripting features.
433
434 EVENT HANDLERS
435 --------------
436
437 When perf script is invoked using a trace script, a user-defined
438 'handler function' is called for each event in the trace.  If there's
439 no handler function defined for a given event type, the event is
440 ignored (or passed to a 'trace_handled' function, see below) and the
441 next event is processed.
442
443 Most of the event's field values are passed as arguments to the
444 handler function; some of the less common ones aren't - those are
445 available as calls back into the perf executable (see below).
446
447 As an example, the following perf record command can be used to record
448 all sched_wakeup events in the system:
449
450  # perf record -a -e sched:sched_wakeup
451
452 Traces meant to be processed using a script should be recorded with
453 the above option: -a to enable system-wide collection.
454
455 The format file for the sched_wakep event defines the following fields
456 (see /sys/kernel/debug/tracing/events/sched/sched_wakeup/format):
457
458 ----
459  format:
460         field:unsigned short common_type;
461         field:unsigned char common_flags;
462         field:unsigned char common_preempt_count;
463         field:int common_pid;
464
465         field:char comm[TASK_COMM_LEN];
466         field:pid_t pid;
467         field:int prio;
468         field:int success;
469         field:int target_cpu;
470 ----
471
472 The handler function for this event would be defined as:
473
474 ----
475 def sched__sched_wakeup(event_name, context, common_cpu, common_secs,
476        common_nsecs, common_pid, common_comm,
477        comm, pid, prio, success, target_cpu):
478        pass
479 ----
480
481 The handler function takes the form subsystem__event_name.
482
483 The common_* arguments in the handler's argument list are the set of
484 arguments passed to all event handlers; some of the fields correspond
485 to the common_* fields in the format file, but some are synthesized,
486 and some of the common_* fields aren't common enough to to be passed
487 to every event as arguments but are available as library functions.
488
489 Here's a brief description of each of the invariant event args:
490
491  event_name                 the name of the event as text
492  context                    an opaque 'cookie' used in calls back into perf
493  common_cpu                 the cpu the event occurred on
494  common_secs                the secs portion of the event timestamp
495  common_nsecs               the nsecs portion of the event timestamp
496  common_pid                 the pid of the current task
497  common_comm                the name of the current process
498
499 All of the remaining fields in the event's format file have
500 counterparts as handler function arguments of the same name, as can be
501 seen in the example above.
502
503 The above provides the basics needed to directly access every field of
504 every event in a trace, which covers 90% of what you need to know to
505 write a useful trace script.  The sections below cover the rest.
506
507 SCRIPT LAYOUT
508 -------------
509
510 Every perf script Python script should start by setting up a Python
511 module search path and 'import'ing a few support modules (see module
512 descriptions below):
513
514 ----
515  import os
516  import sys
517
518  sys.path.append(os.environ['PERF_EXEC_PATH'] + \
519               '/scripts/python/Perf-Trace-Util/lib/Perf/Trace')
520
521  from perf_trace_context import *
522  from Core import *
523 ----
524
525 The rest of the script can contain handler functions and support
526 functions in any order.
527
528 Aside from the event handler functions discussed above, every script
529 can implement a set of optional functions:
530
531 *trace_begin*, if defined, is called before any event is processed and
532 gives scripts a chance to do setup tasks:
533
534 ----
535 def trace_begin:
536     pass
537 ----
538
539 *trace_end*, if defined, is called after all events have been
540  processed and gives scripts a chance to do end-of-script tasks, such
541  as display results:
542
543 ----
544 def trace_end:
545     pass
546 ----
547
548 *trace_unhandled*, if defined, is called after for any event that
549  doesn't have a handler explicitly defined for it.  The standard set
550  of common arguments are passed into it:
551
552 ----
553 def trace_unhandled(event_name, context, common_cpu, common_secs,
554         common_nsecs, common_pid, common_comm):
555     pass
556 ----
557
558 The remaining sections provide descriptions of each of the available
559 built-in perf script Python modules and their associated functions.
560
561 AVAILABLE MODULES AND FUNCTIONS
562 -------------------------------
563
564 The following sections describe the functions and variables available
565 via the various perf script Python modules.  To use the functions and
566 variables from the given module, add the corresponding 'from XXXX
567 import' line to your perf script script.
568
569 Core.py Module
570 ~~~~~~~~~~~~~~
571
572 These functions provide some essential functions to user scripts.
573
574 The *flag_str* and *symbol_str* functions provide human-readable
575 strings for flag and symbolic fields.  These correspond to the strings
576 and values parsed from the 'print fmt' fields of the event format
577 files:
578
579   flag_str(event_name, field_name, field_value) - returns the string representation corresponding to field_value for the flag field field_name of event event_name
580   symbol_str(event_name, field_name, field_value) - returns the string representation corresponding to field_value for the symbolic field field_name of event event_name
581
582 The *autodict* function returns a special kind of Python
583 dictionary that implements Perl's 'autovivifying' hashes in Python
584 i.e. with autovivifying hashes, you can assign nested hash values
585 without having to go to the trouble of creating intermediate levels if
586 they don't exist.
587
588   autodict() - returns an autovivifying dictionary instance
589
590
591 perf_trace_context Module
592 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
593
594 Some of the 'common' fields in the event format file aren't all that
595 common, but need to be made accessible to user scripts nonetheless.
596
597 perf_trace_context defines a set of functions that can be used to
598 access this data in the context of the current event.  Each of these
599 functions expects a context variable, which is the same as the
600 context variable passed into every event handler as the second
601 argument.
602
603  common_pc(context) - returns common_preempt count for the current event
604  common_flags(context) - returns common_flags for the current event
605  common_lock_depth(context) - returns common_lock_depth for the current event
606
607 Util.py Module
608 ~~~~~~~~~~~~~~
609
610 Various utility functions for use with perf script:
611
612   nsecs(secs, nsecs) - returns total nsecs given secs/nsecs pair
613   nsecs_secs(nsecs) - returns whole secs portion given nsecs
614   nsecs_nsecs(nsecs) - returns nsecs remainder given nsecs
615   nsecs_str(nsecs) - returns printable string in the form secs.nsecs
616   avg(total, n) - returns average given a sum and a total number of values
617
618 SEE ALSO
619 --------
620 linkperf:perf-script[1]