计算机系统基础第四篇-7性能分析和优化

在性能剖析阶段，需要借助于现有的profiling工具，如perf等。但是性能优化没有固定的套路，要根据实际情况决定。这里主要介绍perf工具的使用，看看性能的瓶颈在哪里。perf是一款Linux性能分析工具，它不但可以分析制定应用程序的性能问题（per thread），也可以用来分析内核的性能问题。

1. perf top命令
   perf top输入后，监控所有进程性能，主要有4列：
   第一列：符号引发的性能事件的比例，指占用的cpu周期比例。
   第二列：符号所在的DSO(Dynamic Shared Object)，可以是应用程序、内核、动态链接库、模块。
   第三列：DSO的类型。[.]表示此符号属于用户态的ELF文件，包括可执行文件与动态链接库；[k]表述此符号属于内核或模块。
   第四列：符号名。有些符号不能解析为函数名，只能用地址表示。
   举个例子，新建个文件，main.cpp

#include                                                                     
using namespace std;
int fillData(int *a, int len)
{
    for (int i = 0;i < len;i++) {
        a[i] = (i+1)/3;
    }   
}

int calc(int input, int len) 
{
    int res = 0;
    for (int i = 0;i < len;i++) {
        res += input;
    }   
    return res;
}

int main()
{
    for (int j = 0;j<50;j++) {
        for (int i = 0;i <30000;i++) {
           int* result = new int[i*10]; 
           fillData(result, i*10);
           calc(result[0], i); 
           delete []result;
        }
    }   
    return 0;
}

编译后运行：

g++ main.cpp -g -o testPerm
./testPerm 

新开一个终端，输入：

perf top

结果为：

perf top常用选项有：
-e ：指明要分析的性能事件。
-p ：Profile events on existing Process ID (comma sperated list). 仅分析目标进程及其创建的线程。
-k ：Path to vmlinux. Required for annotation functionality. 带符号表的内核映像所在的路径。
-K：不显示属于内核或模块的符号。
-U：不显示属于用户态程序的符号。
-d ：界面的刷新周期，默认为2s，因为perf top默认每2s从mmap的内存区域读取一次性能数据。
-g：得到函数的调用关系图。

比如想指定进程并看看函数调用关系：

perf top -g -p 17063

2 perf record 和perf report命令
监控指定pid进程的性能，输入：

 perf record -a -g -p 17063

运行一段时间后，输入：

erf report -g --tui

结果为：

通过方向键移动，打开加号后可以看程序运行时间都花在哪里了。