linux perf簡單總結

簡介

perf是linux系統中提供的性能分析工具，它基於一個叫「Performance counters」的內核子系統實現，同時支持硬件（CPU、PMU(Performance Monitoring Unit)）和軟件(軟件計數器、tracepoint)層面的性能分析。

perf中的事件

perf與其餘性能調優工具同樣，都是經過對監測對象進行採樣，根據採樣點的分佈來推斷整個程序的行爲。經過perf list命令咱們能夠看到perf支持不少的採樣事件，好比branch-misses、cpu-clock等等。perf中預約義的事件屬於不一樣的類型，好比硬件產生的事件（cache 命中/分支miss）和軟件產生的事件（context switch/page fault)等等。

tracepoint

tracepoint是linux內核中定義的一些hook，若是被開啓，它們就會在執行到特定邏輯時被觸發，方便其餘工具獲取系統內部的運行狀態等信息，perf就是利用了tracepoint，它會記錄和統計tracepoint的各個事件，生成分析報告。

使用方式

perf 工具的具體使用方式以下：

perf [--version] [--help] COMMAND [ARGS]
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其中的COMMAND列表能夠經過執行perf --help查看，下面列舉幾個經常使用的command。

perf stat

perf stat的做用是執行一個命令並收集其運行過程當中的各個數據，它能夠提供一個程序運行狀況的整體概覽。好比：

user@localhost:~$ perf stat hostname
localhost

 Performance counter stats for 'hostname':

          0.313464      task-clock (msec)         # 0.481 CPUs utilized 
                 2      context-switches          # 0.006 M/sec 
                 0      cpu-migrations            # 0.000 K/sec 
               153      page-faults               # 0.488 M/sec 
           896,723      cycles                    # 2.861 GHz 
           620,709      instructions              # 0.69 insn per cycle 
           121,143      branches                  # 386.465 M/sec 
             6,247      branch-misses             # 5.16% of all branches 

       0.000651441 seconds time elapsed
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上面這個例子，經過perf stat運行了hostname命令，並將其運行過程當中的一些指標彙總顯示了出來，好比task-clock、context-switches等待。默認狀況下，perf stat 會輸出幾個經常使用的事件的統計，好比：

• task-clock-msecs：cpu 使用率
• context-switches：進程切換次數
• page-faults：發生缺頁的次數
• cpu-migrations：表示進程運行過程當中發生了多少次CPU遷移，即被調度器從一個CPU轉移到另一個CPU上運行
• cycles：處理器時鐘，一條機器指令可能須要多個cycles
• instructions: 機器指令數目
• branches：遇到的分支指令數
• branch-misses是預測錯誤的分支指令數

除此以外，咱們可使用-e參數來指定咱們感興趣的事件，好比：

user@localhost:~$ perf stat -e cache-misses hostname
localhost

 Performance counter stats for 'hostname':

          682      cache-misses                                                

       0.000646676 seconds time elapsed
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perf top

perf top的做用是實時地顯示系統當前的性能統計信息。前面的perf stat用於對一個特定的程序進行分析，而某些時候咱們可能並不知道是哪一個程序影響了系統性能，這時候就能夠用perf top來查找可疑的程序。好比：

Samples: 775  of event 'cpu-clock', Event count (approx.): 92931021
Overhead  Shared Object       Symbol
   8.93%  [kernel]            [k] vsnprintf
   7.73%  perf                [.] rb_next
   5.92%  [kernel]            [k] kallsyms_expand_symbol.clone.0
   5.07%  [kernel]            [k] format_decode
   4.59%  [kernel]            [k] number
   3.40%  perf                [.] symbols__insert
   3.03%  libslang.so.2.2.1   [.] SLtt_smart_puts
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上面的例子顯示perf統計了cpu-clock事件的數據，根據比例進行了排序。和perf stat同樣，咱們能夠經過-e參數指定統計其餘的事件，好比perf top -e context-switches能夠查看進程切換最多的top N個進程。

perf record & perf report

perf record的做用和perf stat相似，它能夠運行一個命令並生成統計信息，不過perf record不會將結果顯示出來，而是將結果輸出到文件中。perf record生成的文件能夠用perf report來進行解析。

perf record還能夠經過-g參數，在分析時生成calling graph，幫助定位更上層的邏輯分佈。

其餘

經過例子咱們能夠發現，perf的分析結果中的Symbol一列顯示的都是c語言函數的名字。對於java來講，jit編譯產生的函數就會直接顯示在symbol裏，而不是java的函數名，這時要定位問題就不是那麼容易了，咱們須要經過額外的手段將symbol和java程序的符號表對應起來，具體後續再討論了。