Perf在Linux程序性能评估中的应用

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1、Perf在Linux程序性能评估中的应用承刚核心系统部内核组讲师介绍页面•核心系统部-内核组-承刚•淘宝新同学，在内核组从事Perf与调度器相关的工作。•如果同学们在Perf使用中有任何疑问，欢迎与我沟通。如果发现了Bug，更加欢迎与我沟通。系列课程介绍页面•关于Perf的系列课程《Perf在Linux程序性能评估中的应用》《LinuxPerf工具深入剖析》课程目标与目标学员页•面向学员：对Linux程序的性能评估感兴趣的同学•课程目标：–使同学们了解Perf的基本原理–通过实例演示，使同学们了解Perf的

2、功能和基本使用方法课程大纲页1.Perf简介2.Perf原理3.Perf的使用方法perflistperfstatperftopperfrecordperfreportTracepointperfschedperftimechartperfscriptPerf简介程序的系统级性能调优•算法优化：空间复杂度时间复杂度•代码优化：提高执行速度减少内存占用之后我们还能做些什么？系统级优化•Cache丢失率评估-->减少内存访问次数更加有效地•IPC评估-->提高CPU利用率利用硬件与OS资源•上下文切换次数评估-->

3、降低OS开销•PageFault次数评估-->减少页面交换Perf的功能•系统级性能分析的利器•upstream内核的一部分：from2.6.31l-kernel_path/tools/perf/•几乎能够处理所有与性能相关的事件•函数级与指令级的热点查找Perf的功能•评估程序对硬件资源的使用情况：各级Cache访问次数、各级Cache丢失次数、流水线停顿周期、前端总线访问次数……•评估程序对操作系统资源的使用情况：系统调用次数、PageFault次数、上下文切换次数、任务迁移次数……•评估内核性能Bench

4、marks、调度器性能分析、系统行为记录与重演动态添加探测点……Perf原理Perf原理l1.性能事件l1.1硬件性能事件(PMU)l1.2软件性能事件l1.3Tracepoint2.基于时间的性能分析3.基于事件的性能分析性能事件•硬件相关–CPUCycles、Instructions、Cache-References、Cache-Misses、Bus-Cycles、Branch-Misses……•OS相关–Page-Faults、Context-Switches、CPU-Migrations、Emulati

5、on-Faults、Task-Clock…•Tracepoint–内核中所有的Tracepoint，都可以作为perf的性能事件PMU：性能监测单元•PMU(PerformanceMonitoringUnit)–CPU部件：监测处理器性能–CorePMU&UncorePMU–性能事件探测器：在特定条件下探测性能事件是否发生–性能事件计数器：记录性能事件发生的次数PMU：性能监测单元•PMU能够侦测的事件–ProgramCharacterization–MemoryAccesses–Pipelinestalls–

6、BranchPrediction–ResourceUtilization软件性能事件•软件性能事件–内置于kernel，分布在各个–功能模块中–统计与操作系统相关的性能事件–如：任务执行时间--HRTimer上下文切换次数任务迁移次数等基于时间的性能分析•程序热点的查找–如何找到程序中执行最频繁的热点代码？•周期性中断应用程序(周期性采样)–记录当前指令地址（保存InstructionPointer[PC]）–IP->functionname•假定当前采样周期内一直在执行此函数•函数的处理器利用率：–函数执行时

7、间/程序总执行时间l采样频率→分析精度基于事件的性能分析•针对时间无关的性能指标–哪个函数/指令触发了最多的Cachemissing？–程序执行期间发生了多少次任务切换？–哪个程序使用的系统调用数最多？•性能计数器–性能计数器累积到一定数值（采样周期）时触发中断–ISR记录当前进程的采样信息：PC，PID，TID等•热点进程/热点函数/热点指令Perf的结构Perf的使用方法Perf使用方法•perflist•perfstat•perftop•perfrecord•perfreport•Tracepoint•p

8、erfsched•perftimechart•perfscriptperflist•功能：–查看当前软硬件环境支持的性能事件–性能事件与CPU及内核版本相关•使用方法–#perflistperfstat•功能–分析程序的整体性能•使用方法–#perfstat./your_prog•常用参数–‘-e’:指定性能事件–‘-p’:指定待分析进程的PID–‘-t’:指定待分析线程的TIDper