Linux perf工具提供对cpu事件计数器的访问.它允许您指定要计数的事件以及何时计算这些事件.
https://perf.wiki.kernel.org/index.php/Tutorial
By default,events are measured at both user and kernel levels:
perf stat -e cycles dd if=/dev/zero of=/dev/null count=100000To measure only at the user level,it is necessary to pass a modifier:
perf stat -e cycles:u dd if=/dev/zero of=/dev/null count=100000To measure both user and kernel (explicitly):
perf stat -e cycles:uk dd if=/dev/zero of=/dev/null count=100000
从这一点开始,我预计这些周期：你的意思是“只运行非内核代码时才计算事件”,记录的计数不会映射到内核符号,但似乎并非如此.
这是一个例子：
perf record -e cycles:u du -sh ~
[...]
perf report --stdio -i perf.data
[...]
9.24% du [kernel.kallsyms] [k] system_call
[...]
0.70% du [kernel.kallsyms] [k] page_fault
[...]
如果我这样做但使用循环：uk然后我会报告更多的内核符号,所以事件修饰符确实有效.使用周期：k生成几乎只有内核符号的报告,但它确实包含一些libc符号.
这里发生了什么？这是预期的行为吗？我是否误解了链接文档中使用的语言？
06001
编辑：更多信息：
cpu是Intel Haswell.具体型号为i7-5820K.
distro是最新的Arch Linux(滚动版本计划),内核为4.1.6.
perf本身的版本是4.2.0.
EDIT2：
示例运行的输出更多.如您所见,周期：您主要报告非内核符号.我知道当您查看带注释的程序集输出时,perf有时会将错误属性计数到相邻指令.也许这是相关的？
周期：U
# perf record -e cycles:u du -sh ~
179G /home/khouli
[ perf record: Woken up 1 times to write data ]
[ perf record: Captured and wrote 0.116 MB perf.data (2755 samples) ]
# sudo perf report --stdio -i perf.data
# To display the perf.data header info,please use --header/--header-only options.
#
#
# Total Lost Samples: 0
#
# Samples: 2K of event 'cycles:u'
# Event count (approx.): 661835375
#
# Overhead Command Shared Object Symbol
# ........ ....... ................. ..............................
#
11.02% du libc-2.22.so [.] _int_malloc
9.73% du libc-2.22.so [.] _int_free
9.24% du du [.] fts_read
9.23% du [kernel.kallsyms] [k] system_call
4.17% du libc-2.22.so [.] strlen
4.17% du libc-2.22.so [.] __memmove_sse2
3.47% du libc-2.22.so [.] __readdir64
3.33% du libc-2.22.so [.] malloc_consolidate
2.87% du libc-2.22.so [.] malloc
1.83% du libc-2.22.so [.] msort_with_tmp.part.0
1.63% du libc-2.22.so [.] __memcpy_avx_unaligned
1.63% du libc-2.22.so [.] __getdents64
1.52% du libc-2.22.so [.] free
1.47% du libc-2.22.so [.] __memmove_avx_unaligned
1.44% du du [.] 0x000000000000e609
1.41% du libc-2.22.so [.] _wordcopy_bwd_dest_aligned
1.19% du du [.] 0x000000000000e644
0.93% du libc-2.22.so [.] __fxstatat64
0.85% du libc-2.22.so [.] do_fcntl
0.73% du [kernel.kallsyms] [k] page_fault
[lots more symbols,almost all in du...]
周期：英国
# perf record -e cycles:uk du -sh ~
179G /home/khouli
[ perf record: Woken up 1 times to write data ]
[ext4] with build id 0f47443e26a238299e8a5963737da23dd3530376 not found,continuing without symbols
[ perf record: Captured and wrote 0.120 MB perf.data (2856 samples) ]
# perf report --stdio -i perf.data
# To display the perf.data header info,please use --header/--header-only options.
#
#
# Total Lost Samples: 0
#
# Samples: 2K of event 'cycles:uk'
# Event count (approx.): 3118065867
#
# Overhead Command Shared Object Symbol
# ........ ....... ................. ..............................................
#
13.80% du [kernel.kallsyms] [k] __d_lookup_rcu
6.16% du [kernel.kallsyms] [k] security_inode_getattr
2.52% du [kernel.kallsyms] [k] str2hashbuf_signed
2.43% du [kernel.kallsyms] [k] system_call
2.35% du [kernel.kallsyms] [k] half_md4_transform
2.31% du [kernel.kallsyms] [k] ext4_htree_store_dirent
1.97% du [kernel.kallsyms] [k] copy_user_enhanced_fast_string
1.96% du libc-2.22.so [.] _int_malloc
1.93% du du [.] fts_read
1.90% du [kernel.kallsyms] [k] system_call_after_swapgs
1.83% du libc-2.22.so [.] _int_free
1.44% du [kernel.kallsyms] [k] link_path_walk
1.33% du libc-2.22.so [.] __memmove_sse2
1.19% du [kernel.kallsyms] [k] _raw_spin_lock
1.19% du [kernel.kallsyms] [k] __fget_light
1.12% du [kernel.kallsyms] [k] kmem_cache_alloc
1.12% du [kernel.kallsyms] [k] __ext4_check_dir_entry
1.05% du [kernel.kallsyms] [k] lockref_get_not_dead
1.02% du [kernel.kallsyms] [k] generic_fillattr
0.95% du [kernel.kallsyms] [k] do_dentry_open
0.95% du [kernel.kallsyms] [k] path_init
0.95% du [kernel.kallsyms] [k] lockref_put_return
0.91% du libc-2.22.so [.] do_fcntl
0.91% du [kernel.kallsyms] [k] ext4_getattr
0.91% du [kernel.kallsyms] [k] rb_insert_color
0.88% du [kernel.kallsyms] [k] __kmalloc
0.88% du libc-2.22.so [.] __readdir64
0.88% du libc-2.22.so [.] malloc
0.84% du [kernel.kallsyms] [k] ext4fs_dirhash
0.84% du [kernel.kallsyms] [k] __slab_free
0.84% du [kernel.kallsyms] [k] in_group_p
0.81% du [kernel.kallsyms] [k] get_empty_filp
0.77% du libc-2.22.so [.] malloc_consolidate
[more...]
周期：K
# perf record -e cycles:k du -sh ~
179G /home/khouli
[ perf record: Woken up 1 times to write data ]
[ext4] with build id 0f47443e26a238299e8a5963737da23dd3530376 not found,continuing
without symbols
[ perf record: Captured and wrote 0.118 MB perf.data (2816 samples) ]
# perf report --stdio -i perf.data
# To display the perf.data header info,please use --header/--header-only options.
#
#
# Total Lost Samples: 0
#
# Samples: 2K of event 'cycles:k'
# Event count (approx.): 2438426748
#
# Overhead Command Shared Object Symbol
# ........ ....... ................. ..............................................
#
17.11% du [kernel.kallsyms] [k] __d_lookup_rcu
6.97% du [kernel.kallsyms] [k] security_inode_getattr
4.22% du [kernel.kallsyms] [k] half_md4_transform
3.10% du [kernel.kallsyms] [k] str2hashbuf_signed
3.01% du [kernel.kallsyms] [k] system_call_after_swapgs
2.59% du [kernel.kallsyms] [k] ext4_htree_store_dirent
2.24% du [kernel.kallsyms] [k] copy_user_enhanced_fast_string
2.14% du [kernel.kallsyms] [k] lockref_get_not_dead
1.86% du [kernel.kallsyms] [k] ext4_getattr
1.85% du [kernel.kallsyms] [k] kfree
1.68% du [kernel.kallsyms] [k] __ext4_check_dir_entry
1.53% du [kernel.kallsyms] [k] __fget_light
1.34% du [kernel.kallsyms] [k] link_path_walk
1.34% du [kernel.kallsyms] [k] path_init
1.22% du [kernel.kallsyms] [k] __kmalloc
1.22% du [kernel.kallsyms] [k] kmem_cache_alloc
1.14% du [kernel.kallsyms] [k] do_dentry_open
1.11% du [kernel.kallsyms] [k] ext4_readdir
1.07% du [kernel.kallsyms] [k] __find_get_block_slow
1.07% du libc-2.22.so [.] do_fcntl
1.04% du [kernel.kallsyms] [k] _raw_spin_lock
0.99% du [kernel.kallsyms] [k] _raw_read_lock
0.95% du libc-2.22.so [.] __fxstatat64
0.94% du [kernel.kallsyms] [k] rb_insert_color
0.94% du [kernel.kallsyms] [k] generic_fillattr
0.93% du [kernel.kallsyms] [k] ext4fs_dirhash
0.93% du [kernel.kallsyms] [k] find_get_entry
0.89% du [kernel.kallsyms] [k] rb_next
0.89% du [kernel.kallsyms] [k] is_dx_dir
0.89% du [kernel.kallsyms] [k] in_group_p
0.89% du [kernel.kallsyms] [k] cp_new_stat
[more...]
perf_event_paranoid
$cat /proc/sys/kernel/perf_event_paranoid
1
内核配置为perf
$cat /proc/config.gz | gunzip | grep -A70 'Kernel Perf'
# Kernel Performance Events And Counters
#
CONfig_PERF_EVENTS=y
# CONfig_DEBUG_PERF_USE_VMALLOC is not set
CONfig_VM_EVENT_COUNTERS=y
CONfig_SLUB_DEBUG=y
# CONfig_COMPAT_BRK is not set
# CONfig_SLAB is not set
CONfig_SLUB=y
CONfig_SLUB_cpu_PARTIAL=y
CONfig_SYstem_TRUSTED_KEYRING=y
CONfig_PROFILING=y
CONfig_TRACEPOINTS=y
CONfig_OPROFILE=m
# CONfig_OPROFILE_EVENT_MULTIPLEX is not set
CONfig_HAVE_OPROFILE=y
CONfig_OPROFILE_NMI_TIMER=y
CONfig_kprobeS=y
CONfig_JUMP_LABEL=y
CONfig_kprobeS_ON_FTRACE=y
CONfig_UPROBES=y
# CONfig_HAVE_64BIT_ALIGNED_ACCESS is not set
CONfig_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS=y
CONfig_ARCH_USE_BUILTIN_BSWAP=y
CONfig_KRETPROBES=y
CONfig_USER_RETURN_NOTIFIER=y
CONfig_HAVE_IOREMAP_PROT=y
CONfig_HAVE_kprobeS=y
CONfig_HAVE_KRETPROBES=y
CONfig_HAVE_OPTPROBES=y
CONfig_HAVE_kprobeS_ON_FTRACE=y
CONfig_HAVE_ARCH_TRACEHOOK=y
CONfig_HAVE_DMA_ATTRS=y
CONfig_HAVE_DMA_CONTIGUOUS=y
CONfig_GENERIC_SMP_IDLE_THREAD=y
CONfig_HAVE_REGS_AND_STACK_ACCESS_API=y
CONfig_HAVE_CLK=y
CONfig_HAVE_DMA_API_DEBUG=y
CONfig_HAVE_HW_BREAKPOINT=y
CONfig_HAVE_MIXED_BREAKPOINTS_REGS=y
CONfig_HAVE_USER_RETURN_NOTIFIER=y
CONfig_HAVE_PERF_EVENTS_NMI=y
CONfig_HAVE_PERF_REGS=y
CONfig_HAVE_PERF_USER_STACK_DUMP=y
CONfig_HAVE_ARCH_JUMP_LABEL=y
CONfig_ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG=y
CONfig_HAVE_ALIGNED_STRUCT_PAGE=y
CONfig_HAVE_CMPXCHG_LOCAL=y
CONfig_HAVE_CMPXCHG_DOUBLE=y
CONfig_ARCH_WANT_COMPAT_IPC_PARSE_VERSION=y
CONfig_ARCH_WANT_OLD_COMPAT_IPC=y
CONfig_HAVE_ARCH_SECCOMP_FILTER=y
CONfig_SECCOMP_FILTER=y
CONfig_HAVE_CC_STACKPROTECTOR=y
CONfig_CC_STACKPROTECTOR=y
# CONfig_CC_STACKPROTECTOR_NONE is not set
# CONfig_CC_STACKPROTECTOR_REGULAR is not set
CONfig_CC_STACKPROTECTOR_STRONG=y
CONfig_HAVE_CONTEXT_TRACKING=y
CONfig_HAVE_VIRT_cpu_ACCOUNTING_GEN=y
CONfig_HAVE_IRQ_TIME_ACCOUNTING=y
CONfig_HAVE_ARCH_TRANSPARENT_HUGEPAGE=y
CONfig_HAVE_ARCH_HUGE_VMAP=y
CONfig_HAVE_ARCH_SOFT_DIRTY=y
CONfig_MODULES_USE_ELF_RELA=y
CONfig_HAVE_IRQ_EXIT_ON_IRQ_STACK=y
CONfig_ARCH_HAS_ELF_RANDOMIZE=y
CONfig_OLD_SIGSUSPEND3=y
CONfig_COMPAT_OLD_SIGACTION=y
你做了：执行记录-e周期：你杜-sh~你得到了system_call和page_fault的统计数据,你想知道为什么会这样？
当你做du时,它必须遍历文件系统.在这样做时,它发出系统调用所需的东西(例如open,readdir等). du为你启动了这些东西,所以它被“收回”给他们.同样,du页面出现了多次故障.
perf正在跟踪由给定进程/程序引起的任何活动,即使它发生在内核地址空间内.换句话说,程序请求活动,并且内核在程序的要求下执行它,因此它会得到适当的收费.内核必须做“实际工作”来执行FS I / O和/或解决页面错误,因此您必须“为您委托的工作付费”.任何给定程序执行的消耗系统资源的内容都会被考虑在内.
这是计算机系统的标准会计模型,可以追溯到20世纪60年代,当时人们实际上在大型计算机上租用了时间.你直接或间接地为你所做的一切[就像律师:-)]收费.
*每分钟充电连接时间
*在用户程序中消耗的每个cpu周期的费用
*为内核空间中的程序执行的每个cpu周期充电
*对每个发送/接收的网络数据包收费
*对您的程序导致的任何页面错误收费
*为读/写的每个磁盘块充电,无论是文件还是分页/交换磁盘
在月底,他们邮寄了一个逐项帐单[就像公用事业账单],你必须支付：
真钱.
请注意,有些东西是不收费的.例如,假设您的程序是计算绑定但不执行[很多] I / O并使用相对少量的内存(即它本身不会导致页面错误).该程序将收取用户空间cpu使用费.
操作系统可能必须更换(即窃取)您的一个或多个页面,以便为其他一些内存占用程序腾出空间.生猪运行后,您的程序将再次运行.您的程序需要在页面或故障页面中进行故障排除.
我们不会对您的程序收取费用,因为您的程序没有导致页面错误.换句话说,对于每个“被盗”的页面,当您的程序必须将其故障时,您将获得该页面的“信用”.
此外,当尝试运行不同的进程时,内核不会将其进程调度程序消耗的cpu时间收取到任何进程.这被认为是“间接费用”和/或标准运营成本.例如,如果您有银行的支票帐户,他们不会向您收取您访问的当地分支机构的维护费用.
因此,虽然有用来衡量绩效,但它正在使用会计模型来获取数据.
它就像一辆汽车.你可以把车开到商店买东西,然后你会消耗一些汽油.或者,您可以请朋友开车去商店.在任何一种情况下,你必须支付汽油,因为你开车,或因为[当朋友开车时]汽油是在为你做某事时消耗的.在这种情况下,内核是你的朋友:-)
更新：
我的来源是源[内核源代码].而且,我已经做了40年的内核编程.
perf计数器有两种基本类型.内核可以生成的“宏”,例如页面错误.其他是系统调用计数器.
另一个时间是“微”或“纳米”类型.它们来自x86的PMC arch,并且具有内核无法计算的“缓存未命中”,“分支错误预测”,“数据获取错误预测”等内容的计数器.
PMC专柜只是免费运行.这就是为什么你得到你的全局统计数据,无论你正在做什么记录模式.内核可以定期询问它们,但是每次PMC递增时它都无法获得控制权.想要这些全局/系统范围和/或每个cpu的值？只需执行适当的RDPMC指令即可.
要跟踪进程的PMC,当您启动进程时,请执行RDPMC并将值保存在任务结构中[对于标记为“感兴趣”的多个]作为“启动时的PMC值”.当重新安排给定的cpu内核时,调度程序计算“下一个”任务,调度程序获取当前的PMC值,在启动该任务时获取它与存储在“旧”任务块中的一个之间的差异,并且突然增加该任务是该PMC的“总计数”. “当前值”成为新任务的“开始时的PMC值”
在Linux中,当发生任务/上下文切换时,它会生成两个perf事件,一个用于“在cpu X上输入新任务”和“在cpu X上停止旧任务”.
您的问题是监视“用户模式”生成内核地址的原因.这是因为在录制时(这不是perf程序),它将临时数据[如上所述]存储在当前任务/上下文块中,直到实际发生任务切换.
需要注意的关键是,这个上下文不会因为执行系统调用而改变 – 仅在发生上下文切换时.例如,gettimeofday系统调用只获取挂钟时间并将其返回给用户空间.它不会进行上下文切换,因此它启动的任何perf事件都将被计入活动/当前上下文.它是来自内核空间还是用户空间并不重要.
作为另一个例子,假设该进程执行文件读取系统调用.在遍历文件句柄数据,索引节点等时,它可以生成几个perf事件.此外,它可能会产生更多的缓存未命中和其他PMC计数器颠簸.如果所需的块已经在FS块缓存中,则系统调用将只执行copy_to_user,然后重新输入用户空间.没有昂贵的上下文切换与上述PMC差异计算,因为pmc_value_at_start仍然有效.
以这种方式完成的原因之一是[执行机制]的性能.如果你在系统调用启动后立即进入内核空间进行PMC保存/恢复[将内核统计信息与给定进程的用户统计信息分开,就像你想要的那样],开销将是巨大的.你不会测量基本内核的性能.你的性能测量内核很多性能开销.
当我不得不对基于Linux的商业硬实时系统进行性能分析时,我开发了自己的性能记录系统.该系统具有8个cpu内核,可与PCIe总线上的多个定制硬件板交互,并具有多个FPGA. FPGA还在Microblaze中运行自定义固件.来自用户空间,内核空间和微博的事件日志都可以按照纳秒分辨率进行时间协调,存储事件记录的时间为70ns.
对我来说,Linux的perf机制有点粗糙和臃肿.如果要使用它来尝试解决涉及竞争条件,可能的锁定/解锁问题等的性能/时间错误,则可能会出现问题.也就是说,运行没有perf的系统,你就会得到bug.打开perf,你没有,因为你已经改变了系统的基本特征时序.关闭perf,再次出现计时错误.
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