介绍

perf是一款Linux的性能分析工具。Linux性能计数器是一个基于内核的子系统，它提供一个性能分析框架，比如硬件(CPU、PMU(程序监控单元))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分析内核性能，可以帮助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，clock cycles等。也可以分析软件事件，比如page fault 和进程切换。perf的原理就是通过采集感兴趣事件，来分析热点代码和热点函数。
大致架构如下：

perf提供的事件主要有三种：
1.Hardware Event由PMU部件产生，在特定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。
2.Software Event是由内核产生的事件，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，时钟周期。
3.Tracepoint Event是内核中静态的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。

常用命令

perf list

perf list查看当前系统支持的性能事件

perf top

perf top类似top命令，主要用于实时分析各个函数在某个性能事件上的热度，能够快速的定位热点函数，包括应用程序函数。直接使用perf top是查看当前整个系统的程序性能。

perf -e:指定事件
perf -p:指定进程
perf -g:详细信息

#include <iostream>
#include <x86intrin.h> // 包含 RDTSC 指令的头文件
int a;
void your_function() {
    while(1){
        a++;
        //std::cout<<a;
    }
}

int main() {
   
    your_function();
   

   
    return 0;
}

执行：sudo perf top -g -p 36389

显示：

perf stat

用于输出指定程序的性能统计数据,既可以获取正在运行的程序数据，也可以获取启动程序的数据。
还是上述代码,获取正在运行程序数据

直接获取启动程序的数据:

perf record

perf record会获取profile保存到perf.data中，-p 指定进程，-a 从所有cpu上采集，-e 指定PMU(处理器监控单元) event，默认是cycles:ppp(CPU周期数),-g 启用调用堆栈记录，-F 采样频率
例如：perf record -p pid -a -g -F 99 — sleep 10 采集pid进程以频率99 采集10秒
perf record -g -e cpu-clock ./test 启动程序采集数据
perf script 显示出采样事件,perf report分析record

火焰图生成

• git clone https://github.com/brendangregg/FlameGraph.git 安装FlameGraph脚本
• sudo perf record -F 99 -g –call-graph dwarf — ./your_program --call-graph dwarf​​: 使用 DWARF 调试信息增强调用链准确性。
• sudo perf script > perf.script 生成可读的调用栈数据
• ./FlameGraph/stackcollapse-perf.pl perf.script > perf.folded 使用stackcollapse-perf.pl 脚本处理数据
• ./FlameGraph/flamegraph.pl perf.folded > flame.svg 生成SVG火焰图
• firefox flame.svg # 或使用其他浏览器