Представлен первый выпуск проекта ktap, в рамках которого развивается новая система динамической трассировки работы ядра Linux, предоставляющая собственный скриптовый язык для создания сценариев. Сценарии могут быть использованы как для автоматизации выявления узких мест, так и для изменения параметров работы ядра. При этом возможности не ограничиваются мелким тюнингом, скрипты ktap могут использоваться для изменения поведения систем ядра и даже для реализации дополнительной функциональности.

От существующих систем, таких как SystemTap и DTrace, ktap отличается иной архитектурой и другими принципами организации выполнения скриптов трассировки. Скрипты преобразуются в байткод, загружаемый и выполняемый уже работающим центральным модулем ktap, что не требует сборки и загрузки отдельных модулей ядра из расчёта отдельный модуль для каждого из сценариев трассировки. Байткод выполняется внутри специальной регистровой виртуальной машины ktapvm (подобный подход близок к DTrace и отличается от SystemTap, в котором используется транслятор). Байткод является универсальным и может быть использован без пересборки в ядрах на системах с различной архитектурой, т.е. скрипт может быть собран и проверен на ПК разработчика и потом выполнен на встраиваемом устройстве на базе другой процессорной архитектуры.

Синтаксис языка сценариев напоминает язык Си и отличается в основном методом объявления переменных (в ktap используются динамические переменные, без явного объявления), поддержкой вместо массивов табличных структур (хэши ключ/значение, позволяющие указывать t["key"] = 10), отсутствием необходимости завершения строки знаком ';'. Замедление работы ядра при активации ktap не превышает 10%, после интеграции JIT в виртуальную машину ktapvm паразитную нагрузку планируется свести к 3-5%.

Первый выпуск ktap пока доступен только для 32- и 64-разрядных систем x86. Среди поддерживаемых возможностей отмечается поддержка установки точек трассировки (tracepoints), анализ работы системных вызовов, использование контрольных проверок kprobes и kretprobes, отслеживание вызова обработчиков событий от таймера, оценка состояния стека. Для использования в скриптах поставляется встроенная библиотека функций для упрощения работы с различными низкоуровневыми механизмами трассировки.

Код проекта распространяется под лицензией GPL и оформлен в виде модуля для ядра Linux. Система может использоваться с ядрами начиная с версии 3.4 (ядро должно быть собрано с опциями CONFIG_EVENT_TRACING, CONFIG_PERF_EVENTS, CONFIG_KPROBES и CONFIG_KALLSYMS) и не требует применения дополнительный патчей для кода ядра.

Пример простой функции трассировки системных вызовов:

  function eventfun (e) {
        printf("%d %d\\t%s\\t%s", cpu(), pid(), execname(), e.tostring())
  }
  kdebug.probe("tp:syscalls", eventfun)

  kdebug.probe_end(function () {
         printf("probe end\\n")
  })