perf学习-linux自带性能分析工具

标签： perf 学习 linux | 发表时间：2013-07-16 23:00 | 作者：
出处：http://www.iteye.com

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”

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)

 

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）。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
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]

 

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

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:

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：

1
2
3
4
-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

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]

 

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。

http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-perf1/



已有 0 人发表留言，猛击->> 这里<<-参与讨论


ITeye推荐



相关 [perf 学习 linux] 推荐：

perf学习-linux自带性能分析工具

- - ITeye博客
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. 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. 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.

LINUX学习之路（学LINUX必看）

- - CSDN博客推荐文章
很多同学接触Linux不多，对Linux平台的开发更是一无所知. 而现在的趋势越来越表明，作为一 个优秀的软件开发人员，或计算机IT行业从业人员，掌握Linux是一种很重要的谋生资源与手段. 下来我将会结合自己的几年的个人开发经验，及对 Linux，更是类UNIX系统，及开源软件文化，谈谈Linux的学习方法与学习中应该注意的一些事.

「学习笔记-Linux」学习Shell Script

- - CSDN博客系统运维推荐文章
学习Shell Script. 1 什么是Shell Scipt. 2.2 例2 按日期建立相似名字的文件. 3.2.4 整数，字符串，多重条件判断. 4 Shell Script 参数. 5.2 if else 结构. 8 shell script的追踪与Debug. 1 什么是Shell Scipt.

【学习笔记——Linux】Linux下正确关机方法

- - CSDN博客系统运维推荐文章
1.2 通知在线使用者关机时间. 1.1 观察系统使用状态. 联网状态:netstat -a. 后台执行的程序:ps -aux. 1.2 通知在线使用者关机时间. shutdown +2 "The machine will shutdown" # 2min 后关机，并通知在线者. 将内存中未写入硬盘的数据写入硬盘.

从这里开始学习 Linux

- can - IBM developerWorks 中国 : Linux : Articles,Tutorials
本文将向您推荐一些资料，这些资料有助于您开始使用 Linux. Linux 不是 UNIX，尽管它与 UNIX 非常相似. IBM 在 Linux 和 UNIX 领域（以及其它许多领域）都有很多产品.

perf + 火焰图分析程序性能 - 刘志鹏的Blog - 博客园

- -
性能调优时，我们通常需要分析查找到程序百分比高的热点代码片段，这便需要使用 perf record 记录单个函数级别的统计信息，并使用 perf report 来显示统计结果；. -g 选项是告诉perf record额外记录函数的调用关系. -e cpu-clock 指perf record监控的指标为cpu周期.

学习 Linux，302（混合环境）: 打印服务

- Power - IBM developerWorks 中国 : 文档库
本文旨在帮助系统管理员准备 Linux Professional Institute Certification 考试 LPI-302，学习如何设置打印机并在 Linux 与 Microsoft 客户端之间共享它们.

精品Linux操作系统学习宝典

- - Linux - 操作系统 - ITeye博客
为了方便大家的学习，我们特别整理了操作系统Linux相关精品资源>>>>. 1.Linux教程：教你从入门到精通. Linux是一类Unix计算机操作系统的统称. 本专题精选Linux经典命令、各种基础入门教程、经典学习教材、企业培训资料和有价值的电子书资料汇集，是自学幵提高Linux水平的必备资料，是Linux初学者的宝典.

Linux数据包路由原理、Iptables/netfilter入门学习 - .Little Hann

- - 博客园_首页
Iptables/Netfilter原理分析. Iptables/Netfilter原理分析. 在文章的最开头，我们首先要明确一个概念，Iptables/Netfilter到底是什么，它们之间的关系是怎样的. Netfilter是Linux操作系统核心层内部的一个数据包处理模块，它具有如下功能:. 1) 网络地址转换(Network Address Translate).

Javascript 里跑Linux

- rockmaple - Shellex&#39;s Blog
牛逼到暴的大拿 Fabrice Bellard，用Javascript实现了一个x86 PC 模拟器，然后成功在这个模拟器里面跑Linux（请用Firefox 4 / Google Chrome 11打开，Chome 12有BUG）. 关于这个东西… 伊说 “I did it for fun“，大大啊大大啊….