perf初试用
之前介绍过oprofile，但Linus指出其存在的一些缺点，http://lwn.net/Articles/339406/，因此这里介绍另一款被Linux内核原生支持的性能采样与分析工具perf，在2.6.31及后续版本的Linux内核里，安装perf非常的容易：
[root@localhost ~]# cd /usr/src/linux-2.6.38.8 [root@localhost linux-2.6.38.8]# cd tools/perf/ [root@localhost perf]# make [root@localhost perf]# make install
看一下可采样的事件，这和oprofile类似：
[root@localhost perf]# ./perf list List of pre-defined events (to be used in -e): cpu-cycles OR cycles [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] ...
可采样的事件相当的多，特别是Tracepoint event，因为它是可以在内核代码里自动添加的采样，不可能一下子全部了解所有的这些可采样事件，但没有关系，在具体应用时，再根据具体的需求去找对应的事件即可。
这里尝试使用perf来对应用程序ls进行一下采样：
[root@localhost perf]# ./perf stat ls Error: cache-misses event is not supported. Fatal: Not all events could be opened.
这是因为的是在虚拟机里实验的缘故，换了一台实体机，同样的过程，结果如下：
[root@localhost perf]# ./perf stat ls Makefile
Makefile
Performance counter stats for 'ls Makefile':
1.196880 task-clock-msecs # 0.821 CPUs
0 context-switches # 0.000 M/sec
0 CPU-migrations # 0.000 M/sec
284 page-faults # 0.237 M/sec
1908300 cycles # 1594.395 M/sec
1099868 instructions # 0.576 IPC
252161 branches # 210.682 M/sec
17783 branch-misses # 7.052 %
23196 cache-references # 19.380 M/sec
5493 cache-misses # 4.589 M/sec
0.001457752 seconds time elapsed
[root@localhost perf]#
几个统计值的含义分别如下（）：
task-clock-msecs：CPU利用率，该值越高，说明花费越多时间在CPU计算上而非其它（比如I/O）；这里第一列数值为1.196880毫秒，而通过最后一行知道程序整个执行时间为0.001457752秒，所以百分比为1.196880/1.457752=0.821，即第一行倒数第二列数值。
context-switches：记录程序在运行过程中发生的进程切换次数，应该避免频繁的进程切换；这里为0次。
CPU-migrations：记录程序在运行过程中发生的CPU迁移次数，即被调度器从一个CPU转移到另外一个 CPU上运行；这里为0次。
page-faults：记录程序在运行过程中发生的缺页中断次数。
cycles：记录执行程序所发费的处理器周期数。
instructions：记录执行程序所发费的指令数。
branches：记录程序在运行过程中的分支指令数。
branch-misses：记录程序在运行过程中的分支预测失败次数。
cache-references：记录程序在运行过程中的cache命中次数。
cache-misses：记录程序在运行过程中的cache失效次数。
可以将应用程序重复执行多次，然后取平均值以便获得更为精确的结果：
[root@localhost perf]# ./perf stat -r 5 ls Makefile
Makefile
Makefile
Makefile
Makefile
Makefile
Performance counter stats for 'ls Makefile' (5 runs):
1.112293 task-clock-msecs # 0.808 CPUs ( +- 1.776% )
0 context-switches # 0.000 M/sec ( +- 100.000% )
0 CPU-migrations # 0.000 M/sec ( +- nan% )
284 page-faults # 0.255 M/sec ( +- 0.086% )
1772631 cycles # 1593.672 M/sec ( +- 1.757% )
1101055 instructions # 0.621 IPC ( +- 0.331% )
252995 branches # 227.453 M/sec ( +- 0.372% )
17284 branch-misses # 6.832 % ( +- 0.591% )
23208 cache-references # 20.865 M/sec ( +- 0.926% )
1533 cache-misses # 1.378 M/sec ( +- 74.832% )
0.001376080 seconds time elapsed ( +- 1.862% )
[root@localhost perf]#
通过如下命令可以对整个系统直接进行采样，一眼看到哪些函数消耗了较多的cpu：
[root@localhost perf]# ./perf top
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
PerfTop: 2646 irqs/sec kernel:99.3% exact: 0.0% [1000Hz cycles], (all, 1 CPUs)
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
samples pcnt function DSO
_______ _____ ___________________________________ ___________________________________
3054.00 16.8% apic_timer_interrupt /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
1899.00 10.5% load_balance /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
1617.00 8.9% default_send_IPI_mask_sequence_phys /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
1043.00 5.7% _raw_spin_lock /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
558.00 3.1% intel_pmu_disable_all /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
551.00 3.0% scheduler_tick /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
515.00 2.8% idle_cpu /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
514.00 2.8% source_load /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
503.00 2.8% hrtimer_run_queues /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
386.00 2.1% run_timer_softirq /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
370.00 2.0% find_next_bit /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
357.00 2.0% schedule /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
317.00 1.7% __do_softirq /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
277.00 1.5% intel_pmu_enable_all /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
230.00 1.3% cpumask_next_and /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
227.00 1.3% irq_entries_start /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
225.00 1.2% perf_event_task_tick /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
224.00 1.2% _raw_spin_lock_irqsave /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
215.00 1.2% save_args /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
197.00 1.1% _raw_spin_lock_irq /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
182.00 1.0% __local_bh_enable /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
173.00 1.0% raise_softirq /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
166.00 0.9% notifier_call_chain /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
162.00 0.9% __rcu_pending /lib/modules/2.6.37.2/build/vmlinux
通过-e指定关注的事件，比如如下查看造成cache miss最多的函数排行：
[root@localhost perf]# ./perf top -e cache-misses
通过record和report记录并生成采样报告：
[root@localhost perf]# ./perf record -e cpu-clock tree /
...
^C[ perf record: Woken up 1 times to write data ]
[ perf record: Captured and wrote 0.013 MB perf.data (~549 samples) ]
[root@localhost perf]# ./perf report
Events: 203 cpu-clock-msecs
32.51% tree 3cd1e796d3 [.] 3cd1e796d3 ↑
14.29% tree [kernel.kallsyms] [k] _raw_spin_unlock_irqrestore ?
3.45% tree [kernel.kallsyms] [k] ext3_find_entry ?
2.96% tree [kernel.kallsyms] [k] __d_lookup ?
2.96% tree [kernel.kallsyms] [k] n_tty_write ?
2.96% tree [kernel.kallsyms] [k] _raw_spin_lock ?
2.46% tree [kernel.kallsyms] [k] link_path_walk ?
2.46% tree [kernel.kallsyms] [k] __memset ?
1.97% tree [kernel.kallsyms] [k] cache_grow ?
1.97% tree [kernel.kallsyms] [k] memcmp ?
1.48% tree [kernel.kallsyms] [k] system_call ?
1.48% tree [kernel.kallsyms] [k] current_kernel_time ?
1.48% tree [kernel.kallsyms] [k] find_inode_fast ?
1.48% tree [kernel.kallsyms] [k] __strncpy_from_user ?
0.99% tree [scsi_mod] [k] scsi_request_fn ?
0.99% tree [kernel.kallsyms] [k] __alloc_pages_nodemask ?
0.99% tree [kernel.kallsyms] [k] do_lookup ?
0.99% tree [kernel.kallsyms] [k] mntput_no_expire ?
0.99% tree [kernel.kallsyms] [k] __find_get_block ?
0.99% tree [kernel.kallsyms] [k] ext3_check_dir_entry ?
0.99% tree [kernel.kallsyms] [k] copy_user_generic_string ?
0.99% tree [kernel.kallsyms] [k] tty_write ?
0.99% tree [kernel.kallsyms] [k] tty_insert_flip_string_fixed_flag ?
0.99% tree [kernel.kallsyms] [k] mutex_lock ?
0.49% tree libc-2.5.so [.] __gconv_transform_utf8_internal ?
0.49% tree [kernel.kallsyms] [k] auditsys ?
0.49% tree [kernel.kallsyms] [k] sysret_audit ?
0.49% tree [kernel.kallsyms] [k] __wake_up ?
0.49% tree [kernel.kallsyms] [k] bit_waitqueue ?
0.49% tree [kernel.kallsyms] [k] __wake_up_bit ?
0.49% tree [kernel.kallsyms] [k] audit_syscall_entry ↓
Press '?' for help on key bindings
关于perf的更多用法，可以直接查看perf的帮助，即：
[root@localhost perf]# ./perf --help [root@localhost perf]# ./perf top --help [root@localhost perf]# ./perf record --help [root@localhost perf]# ./perf report --help
完全参考：
http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-perf1/
http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-perf2/
https://perf.wiki.kernel.org/index.php/Tutorial
http://lwn.net/Articles/339361/
http://linuxplumbersconf.org/2009/slides/Arnaldo-Carvalho-de-Melo-perf.pdf
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你也搞过perf啊。看起来你应该是在华为这样的公司工作，而且你们的产品对内核的性能要求比较高。