目前在做性能分析的事情，之前没怎么接触perf，找了几篇文章梳理了一下，按照问题的形式记录在这里。
方便自己查看。
什么是perf?
linux性能调优工具，32内核以上自带的工具，软件性能分析。在2.6.31及后续版本的Linux内核里，安装perf非常的容易。
几乎能够处理所有与性能相关的事件。
什么是性能事件？
指在处理器或者操作系统中发生，可能影响到程序性能的硬件事件或者软件事情。
主要关注点在哪里？
算法优化（空间复杂度、时间复杂度）、代码优化（提到执行速度、减少内存占用）
评估程序对硬件资源的使用情况，例如各级cache的访问次数，各级cache的丢失次数、流水线停顿周期、前端总线访问次数等。
评估程序对操作系统资源的使用情况，系统调用次数、上下文切换次数、任务迁移次数。
基本原理？
硬件的话采用PMC（performance monitoring unit）CPU的部件，在特定的条件下探测的性能事件是否发生以及发生的次数。
软件性能测试，内置于kernel，分布在各个功能模块中，统计和操作系统相关性能事件。
如何使用高精度的采样？
如果需要采用高精度的采样，需要在制定性能事情时，在事件后添加后缀“：p”或者“:pp”
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1
2
3
4
|
0
：无精度保证
1
：采样指令好触发性能时间的指令偏差为常数（:p）
2
：尽量保证偏差为
0
（:pp）
3
：保证偏差必须为
0
(:ppp)
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有哪些常用的命令？
1、perf list 列出所有能够触发perf采样点的事件（当前硬件环境支持的性能事件）
总体分为三类hardware（硬件产生）、software（内核软件产生）、tradepoint（内核中静态tracepoint触发事件）。
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1
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3
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6
7
8
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30
31
32
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35
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38
39
40
41
42
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45
46
47
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List of pre-defined events (to be used in -e):
cpu-cycles OR cycles [Hardware event]处理器周期事件
stalled-cycles-frontend OR idle-cycles-frontend [Hardware event]
stalled-cycles-backend OR idle-cycles-backend [Hardware event]
instructions [Hardware event]
cache-references [Hardware event]
cache-misses [Hardware event]
branch-instructions OR branches [Hardware event]
branch-misses [Hardware event]
bus-cycles [Hardware event]
cpu-clock [Software event]
task-clock [Software event]
page-faults OR faults [Software event]
minor-faults [Software event]
major-faults [Software event]
context-switches OR cs [Software event]
cpu-migrations OR migrations [Software event]
alignment-faults [Software event]
emulation-faults [Software event]
L1-dcache-loads [Hardware cache event]
L1-dcache-load-misses [Hardware cache event]
L1-dcache-stores [Hardware cache event]
L1-dcache-store-misses [Hardware cache event]
L1-dcache-prefetches [Hardware cache event]
L1-dcache-prefetch-misses [Hardware cache event]
L1-icache-loads [Hardware cache event]
L1-icache-load-misses [Hardware cache event]
L1-icache-prefetches [Hardware cache event]
L1-icache-prefetch-misses [Hardware cache event]
LLC-loads [Hardware cache event]
LLC-load-misses [Hardware cache event]
LLC-stores [Hardware cache event]
LLC-store-misses [Hardware cache event]
LLC-prefetches [Hardware cache event]
LLC-prefetch-misses [Hardware cache event]
dTLB-loads [Hardware cache event]
dTLB-load-misses [Hardware cache event]
dTLB-stores [Hardware cache event]
dTLB-store-misses [Hardware cache event]
dTLB-prefetches [Hardware cache event]
dTLB-prefetch-misses [Hardware cache event]
iTLB-loads [Hardware cache event]
iTLB-load-misses [Hardware cache event]
branch-loads [Hardware cache event]
branch-load-misses [Hardware cache event]
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2、perf stat分析程序的整体性能
利用10个典型事件剖析了应用程序。
-
task-clock：目标任务真真占用处理器的时间，单位是毫秒，我们称之为任务执行时间，
后面是任务的处理器占用率（执行时间和持续时间的比值）
持续时间值从任务提交到任务结束的总时间（总时间在stat结束之后会打印出来）。
-
context-switches：上下文切换次数，前半部分是切换次数，后面是平均每秒发生次数（M是10的6次方）。
-
cpu-migrations：处理器迁移，linux为了位置各个处理器的负载均衡，
会在特定的条件下将某个任务从一个处理器迁往另外一个处理器，此时便是发生了一次处理器迁移。
-
page-fault：缺页异常，linux内存管理子系统采用了分页机制，
当应用程序请求的页面尚未建立、请求的页面不在内存中或者请求的页面虽在在内存中，
但是尚未建立物理地址和虚拟地址的映射关系是，会触发一次缺页异常。
-
cycles：任务消耗的处理器周期数
-
instructions：任务执行期间产生的处理器指令数，IPC（instructions perf cycle）
IPC是评价处理器与应用程序性能的重要指标。（很多指令需要多个处理周期才能执行完毕），
IPC越大越好，说明程序充分利用了处理器的特征。
-
branches：程序在执行期间遇到的分支指令数。
-
branch-misses：预测错误的分支指令数
-
cache-misses：cache时效的次数
-
cache-references：cache的命中次数
常用的参数如下
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1
2
3
4
5
|
-e,指定性能事件
-p,指定分析进程的PID
-t,指定待分析线程的TID
-r N，连续分析N次
-d,全面性能分析,采用更多的性能事件
|
一次分析后的结果如下:
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1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
|
Performance counter stats
for
process id
'21787'
:
42677.253367
task-clock #
0.142
CPUs utilized
587
,
906
context-switches #
0.014
M/sec
29
,
209
CPU-migrations #
0.001
M/sec
117
page-faults #
0.000
M/sec
82
,
341
,
400
,
508
cycles #
1.929
GHz [
83.48
%]
61
,
262
,
984
,
952
stalled-cycles-frontend #
74.40
% frontend cycles idle [
83.28
%]
43
,
113
,
701
,
768
stalled-cycles-backend #
52.36
% backend cycles idle [
66.72
%]
44
,
023
,
301
,
495
instructions #
0.53
insns per cycle
#
1.39
stalled cycles per insn [
83.50
%]
8
,
137
,
448
,
528
branches #
190.674
M/sec [
83.22
%]
430
,
957
,
756
branch-misses #
5.30
% of all branches [
83.34
%]
300.393753095
seconds time elapsed
|
3、perf top实时显示系统/进程的性能统计信息
默认性能事件“cycles CPU周期数”进行全系统的性能剖析
常见的参数如下：
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1
2
3
4
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-p：指定进程PID
-t：指定线程的TID
-a：分析整个系统的性能（默认）
-d：界面刷新周期，默认是
2
秒
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结果输出中，比例是该符号引发的性能时间在整个监测域中占的比例，通常称为热度。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
|
samples pcnt function DSO
_______ _____ ______________________________________________________________________________________ _________
61.00
19.4
% native_write_msr_safe [kernel]
18.00
5.7
% JVM_InternString libjvm.so
17.00
5.4
% find_busiest_group [kernel]
17.00
5.4
% _spin_lock [kernel]
12.00
3.8
% dev_hard_start_xmit [kernel]
11.00
3.5
% tg_load_down [kernel]
9.00
2.9
% futex_wake [kernel]
8.00
2.5
% do_futex [kernel]
7.00
2.2
% load_balance_fair [kernel]
7.00
2.2
% weighted_cpuload [kernel]
7.00
2.2
% update_cfs_shares [kernel]
7.00
2.2
% JVM_LatestUserDefinedLoader libjvm.so
6.00
1.9
% update_cfs_load [kernel]
5.00
1.6
% _ZN16SystemDictionary30resolve_instance_class_or_nullE12symbolHandle6HandleS1_P6Thread libjvm.so
5.00
1.6
% br_sysfs_delbr [bridge]
5.00
1.6
% futex_wait [kernel]
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4、perf record/report记录一段时间内系统/进程的性能事件
默认在当前目录下生成数据文件：perf.data
report读取生成的perf.data文件，-i参数指定路径
了解perf，是性能分析的开始。