Обзор трассировки событий USB для Windows

В этом разделе содержатся сведения для разработчиков драйверов клиентов о функциях трассировки и ведения журнала для универсальной последовательной шины (USB). Эта информация предоставляется для тех, кто разрабатывает и отлаживать USB-устройства. В ней содержатся сведения об установке средств, создании файлов трассировки и анализе событий в USB-файле трассировки. В этом разделе предполагается, что у вас есть полное представление о экосистеме USB и оборудовании, необходимом для успешного использования функций трассировки и ведения журнала USB.

Чтобы интерпретировать трассировки событий, необходимо также понять драйверы usb-узла Windows в Windows, официальные спецификации USB и спецификации класса USB-устройства.

Сведения о трассировке событий для Windows

Трассировка событий для Windows (ETW) — это универсальное средство высокоскоростной трассировки, предоставляемое операционной системой. В нем используется механизм буферизации и ведения журнала, реализованный в ядре, для обеспечения механизма трассировки событий, создаваемых как приложениями в пользовательском режиме, так и драйверами устройств в режиме ядра. Кроме того, ETW позволяет динамически включать и отключать ведение журнала, что упрощает выполнение подробной трассировки в рабочих средах без необходимости перезагрузки или перезапуска приложения. Механизм ведения журнала использует буферы для каждого процессора, записываемые на диск с помощью потока асинхронного модуля записи. Это буферизация позволяет крупномасштабным приложениям сервера записывать события с минимальным нарушением.

ETW появился в Windows 2000. С тех пор различные основные операционные системы и серверные компоненты приняли ETW для инструментирования своих действий. ETW теперь является одним из ключевых технологий инструментирования на платформах Windows. Растущее число сторонних приложений использует ETW для инструментирования, и некоторые используют преимущества событий, которые предоставляет Windows. Включение ETW в технологию трассировки программного обеспечения Windows Preprocessor (WPP) обеспечивает набор простых в использовании макросов для трассировки сообщений в стиле printf, что позволяет проводить отладку во время разработки.

EtW значительно обновлен для Windows Vista и Windows 7. Одним из наиболее важных новых функций является модель единого поставщика событий и API. Вкратце, новые унифицированные API объединяют журналирование трассировок и запись в Просмотр событий в единый и простой в использовании механизм для поставщиков событий. В то же время в ETW добавлено несколько новых функций для улучшения взаимодействия разработчика и конечных пользователей.

Дополнительные сведения о ETW и WPP см. в разделах "Трассировка событий" и "Трассировка событий для Windows (ETW)".

Поддержка USB для ведения журнала ETW

USB является одним из наиболее распространенных способов подключения постоянно растущего ряда периферийных устройств к компьютерам. Существует очень большая установленная база пк с USB-узлом и периферийных устройств USB, а также поставщики систем, поставщики устройств и конечные пользователи ожидают и требуют, чтобы USB-устройства работали безупречно на уровне системы и устройства.

Большая установленная база и распространение USB-устройств выявили проблемы совместимости между стеком программного обеспечения Windows USB, контроллером USB-хоста и USB-устройствами. Эти проблемы совместимости вызывают проблемы для клиентов, таких как сбои операций устройства, зависание системы и сбои системы.

Было трудно или невозможно изучить и отладить проблемы USB-устройства без прямого доступа к системе и (или) устройств или в некоторых случаях аварийного дампа системы. Даже с полным доступом к оборудованию и аварийному дампе, извлечение соответствующей информации было интенсивным методом, который известен только несколькими основными разработчиками USB-драйверов. Вы можете отлаживать проблемы USB с помощью аппаратных или программных анализаторов, но они очень дороги и доступны только для небольшого процента специалистов.

Поддержка USB ETW

ETW предоставляет механизм ведения журнала событий, который стек USB-драйверов может использовать для изучения, диагностики и отладки проблем, связанных с USB. Ведение журнала событий ETW в стеке драйверов USB поддерживает большинство или все возможности отладки, предлагаемые существующим механизмом ведения журнала в стеке драйверов USB без каких-либо его ограничений. Это упрощает отладку проблем, связанных с USB, что должно обеспечить более надежный стек USB-драйверов в долгосрочной перспективе.

Мы добавили ведение журнала ETW в драйверы контроллера USB-узла и драйвер USB-концентратора. Уровень драйвера контроллера USB включает драйвер порта контроллера узла (usbport.sys) и драйверы мини-порта (usbehci.sys, usbohci.sysи usbuhci.sys). Слой драйвера USB-концентратора состоит из драйвера USB-концентратора (usbhub.sys).

• События концентратора USB

  Хотя сбор событий USB включен, поставщик событий для USB-концентраторов сообщает о добавлении и удалении USB-концентраторов, сводные события устройств всех концентраторов и изменения статуса порта. Эти события можно использовать для определения первопричины большинства сбоев перечисления устройств.

• События USB-порта

  Хотя сбор событий USB включен, провайдер событий USB-порта сообщает о вводе-выводе из клиентских драйверов, открытии и закрытии конечных точек устройства, а также переходах состояний минипорта, таких как запуск и остановка минипорта. Зарегистрированные операции ввода-вывода включают запросы на состояние физических USB-портов. Переходы состояния на физических USB-портах являются одним из ключевых источников активности в основном стеке USB-драйвера.

Windows предоставляет стек USB-драйверов для поддержки устройств USB 3.0. Стек драйверов USB 3.0, предоставляемый Корпорацией Майкрософт, состоит из трех драйверов: Usbxhci.sys, Ucx01000.sysи Usbhub3.sys. Все три драйвера работают вместе, чтобы добавить встроенную поддержку в Windows для большинства контроллеров узлов USB 3.0. Новый стек драйверов поддерживает superSpeed, высокоскоростные, полноскоростные и низкоскоростные устройства. Через трассировки событий стек драйверов USB 3.0 предоставляет представление о точном действии контроллера узла и всех устройств, подключенных к нему.

• События USB Hub3

  Хотя сбор данных о событиях USB включен, поставщик событий USB Hub3 сообщает о добавлении и удалении USB-концентраторов, сводных событиях устройств всех концентраторов, изменениях статуса порта и энергетических состояниях USB-устройств и концентраторов. Изменения состояния порта — это переходы состояния на физические USB-порты и являются одним из ключевых инициаторов действий в базовом стеке USB-драйверов. Hub3 сообщает этапы процесса перечисления, указывающие на первопричину большинства сбоев перечисления устройств. С включенным ключевым словом StateMachine Hub3 сообщает о действиях внутреннего компьютера состояния для программного устройства, концентратора и портов, которые обеспечивают более глубокую видимость логики драйвера.

• События USB UCX

  Хотя коллекция событий USB включена, поставщик событий USB UCX сообщает об операции ввода-вывода из клиентских драйверов и открытии и закрытии конечных точек устройства и потоков конечных точек. С включенным ключевым параметром StateMachine UCX сообщает о внутренней деятельности машины состояния для хост-контроллера и объектов конечных точек, что обеспечивает более глубокое понимание логики драйвера.

• События USB xHCI

  В то время как сбор событий USB включен, провайдер событий USB xHCI сообщает свойства контроллеров xHCI системы и низкоуровневые сведения о операциях xHCI. Отчет xHCI о запросах команд, отправленных и завершенных оборудованием xHCI, включая специфические для xHCI коды завершения.

В этом разделе

Связанные темы

• Использование USB ETW