https://www.cnblogs.com/arnoldlu/p/6241297.html # 系统级性能分析工具perf的介绍与使用 系统级性能优化通常包括两个阶段：性能剖析（performance profiling）和代码优化。 性能剖析的目标是寻找性能瓶颈，查找引发性能问题的原因及热点代码。 代码优化的目标是针对具体性能问题而优化代码或编译选项，以改善软件性能。 在性能剖析阶段，需要借助于现有的profiling工具，如perf等。 在代码优化阶段往往需要借助开发者的经验，编写简洁高效的代码，甚至在汇编级别合理使用各种指令，合理安排各种指令的执行顺序。 perf是一款Linux性能分析工具。Linux性能计数器是一个新的基于内核的子系统，它提供一个性能分析框架，比如硬件（CPU、PMU(Performance Monitoring Unit)）功能和软件(软件计数器、tracepoint)功能。 通过perf，应用程序可以利用PMU、tracepoint和内核中的计数器来进行性能统计。它不但可以分析制定应用程序的性能问题（per thread），也可以用来分析内核的性能问题，当然也可以同事分析应用程序和内核，从而全面理解应用程序中的性能瓶颈。 使用perf，可以分析程序运行期间发生的硬件事件，比如instructions retired、processor clock cycles等；也可以分析软件时间，比如page fault和进程切换。 perf是一款综合性分析工具，大到系统全局性性能，再小到进程线程级别，甚至到函数及汇编级别。 perf提供了十八般武器，可以拿大刀大卸八块，也可以拿起手术刀细致分析。 # 背景知识 ## tracepoints tracepoints是散落在内核源码中的一些hook，它们可以在特定的代码被执行到时触发，这一特定可以被各种trace/debug工具所使用。 perf将tracepoint产生的时间记录下来，生成报告，通过分析这些报告，条有人缘便可以了解程序运行期间内核的各种细节，对性能症状做出准确的诊断。 这些tracepint的对应的sysfs节点在/sys/kernel/debug/tracing/events目录下。 ## 硬件特性之cache 内存读写是很快的，但是还是无法和处理器指令执行速度相比。为了从内存中读取指令和数据，处理器需要等待，用处理器时间来衡量，这种等待非常漫长。cache是一种SRAM，读写速度非常快，能和处理器相匹配。因此将常用的数据保存在cache中，处理器便无需等待，从而提高性能。cache的尺寸一般都很小，充分利用cache是软件调优非常重要部分。 # 主要关注点 基于性能分析，可以进行算法优化（空间复杂度和时间复杂度权衡）、代码优化（提高执行速度、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。 ## 事件可以分为三种： * Hardware Event由PMU部件产生，在特定的条件下探测性能事件是否发生以及发生的次数。比如cache命中。 * Software Event是内核产生的事件，分布在各个功能模块中，统计和操作系统相关性能事件。比如进程切换，tick数等。 * Tracepoint Event是内核中静态tracepoint所触发的事件，这些tracepoint用来判断程序运行期间内核的行为细节，比如slab分配器的分配次数等。