使用perf工具观察计算机上中断的分布情况

A.2.1 思路

使用irq_handler_entry跟踪事件记录一段时间内的中断触发情况,使用perf script命令可以得到采样的CPU编号和触发的IRQ编号信息。然后通过python脚本简单的提取这两条信息将分布情况显示出来即可。

A.2.2 操作

CPU为Intel 11400, 操作系统为Ubuntu 20.04,内核版本5.15.87。

首先使用perf record命令抓取5秒钟的irq:irq_handler_entry事件。

得到一个perf.data文件。然后使用perf script命令解读。

之后编写一个简单(非常粗糙)的python脚本简单分析一下分布情况。

  1. #!/usr/bin/python3  
  2.   
  3. import sys  
  4. import numpy  as np  
  5. import pandas as pd  
  6. import matplotlib.pyplot as plt  
  7.   
  8. # ----------------------------------------  
  9. # main  
  10. # ----------------------------------------  
  11. def main(argv):  
  12.   
  13.     # Request a new array.  
  14.     Array = np.empty([0, 2], dtype=int)  
  15.   
  16.     # Open script file.  
  17.     ScriptFile = open("./perf.script")  
  18.   
  19.     Sample = ScriptFile.readline()  
<think>好的,我现在需要帮助用户了解在Linux系统中通过MMIO捕获PCIe TLP的方法。首先,我应该回忆一下PCIe和MMIO的基本概念。PCIe(Peripheral Component Interconnect Express)是一种高速串行计算机扩展总线标准,而MMIO(Memory-Mapped I/O)是一种将设备I/O映射到内存地址空间的方法,允许CPU通过读写内存指令来访问设备。 接下来,用户的问题是关于捕获TLP(事务层数据包)。TLP是PCIe协议中用于传输数据的基本单元,包括读写请求、配置事务等。捕获TLP通常需要访问硬件层面的数据,这在用户空间的普通程序中可能较难实现,通常需要内核模块或特定的硬件支持。 首先,我需要考虑在Linux下有哪些方法可以监控或捕获PCIe的TLP。常见的方法可能有以下几种: 1. **使用内核模块或驱动程序**:通过编写一个内核模块,直接访问PCIe设备的配置空间或内存映射区域,读取TLP数据。这需要深入理解PCIe协议和Linux内核的PCI子系统。 2. **硬件辅助工具**:使用专门的硬件设备,如PCIe协议分析仪,来捕获TLP。这种方法不需要软件介入,但可能需要额外的硬件支持。 3. **利用现有内核功能**:例如,使用`lspci`、`setpci`等工具查看和配置PCI设备的信息,或者通过`debugfs`、`sysfs`文件系统获取相关信息。不过这些工具可能无法直接捕获TLP,但可以提供设备的状态和配置信息。 4. **使用性能计数器或事件监控**:某些处理器或PCIe控制器可能提供性能计数器,用于监控总线上的活动,但具体是否能捕获TLP需要查阅相关文档。 现在需要具体分析每种方法的可行性。例如,用户可能没有硬件分析仪,所以重点放在软件方法上。编写内核模块需要较高的权限和开发经验,可能存在系统稳定性风险。是否存在现有的内核功能或模块可以简化这一过程? 查阅资料时,发现Linux内核中有`pciehp`(PCI Express Hotplug驱动)和`CONFIG_PCI_DEBUG`等配置选项,可能提供调试信息。此外,`ftrace`或`perf`工具可能用于跟踪内核中的PCIe相关函数调用,但不确定是否能直接捕获TLP数据。 另外,用户提到的MMIO可能涉及直接通过内存映射访问设备寄存器,从而间接获取TLP的信息。例如,当CPU通过MMIO进行读写操作时,设备可能会生成TLP,但如何捕获这些生成的TLP可能需要监控设备的具体响应或DMA操作。 需要注意的是,直接捕获PCIe TLP在软件层面可能存在限制,因为TLP的传输通常由硬件处理,操作系统内核可能不会直接暴露这些数据包。因此,可能需要在驱动程序中添加钩子函数,或者在设备初始化时配置相应的寄存器来启用日志功能。 此外,参考用户提供的日志信息,系统启动时网(macb)的日志显示网络接口就绪,这可能与PCIe设备无关,但用户可能是在调试网络相关的PCIe设备时遇到问题。因此,可能需要结合具体的设备驱动来寻找捕获TLP的方法。 总结可能的步骤: 1. **确认PCIe设备信息**:使用`lspci -vvv`查看设备详细信息,包括内存映射区域和配置空间。 2. **编写内核模块**:创建一个模块,映射设备的MMIO区域,并读取/写入特定寄存器以监控TLP生成。 3. **使用调试工具**:启用内核的PCI调试选项,查看内核日志中是否有相关的TLP信息。 4. **硬件辅助**:如果软件方法不可行,建议使用硬件协议分析仪。 在实施过程中,需要注意权限问题,如需要root权限加载内核模块,以及确保操作不会导致系统崩溃或数据丢失。此外,不同厂商的PCIe设备可能在寄存器和功能上有所不同,需参考具体的数据手册。 现在需要将这些思路整理成结构化的回答,确保符合用户的要求:使用中文,分步解释,引用相关示例,并生成相关问题。</think>### 在Linux系统中通过MMIO捕获PCIe TLP的方法 #### 1. **理解基础概念** - **PCIe TLP**:事务层数据包(Transaction Layer Packet),是PCIe总线上传输数据的基本单元,包含读写请求、配置操作等信息。 - **MMIO(内存映射I/O)**:将设备寄存器映射到内存地址空间,使CPU可以通过内存访问指令直接与设备通信。 #### 2. **软件层捕获方法** ##### (1) 使用内核模块 通过编写内核模块直接访问PCIe设备的MMIO区域,监控TLP生成: ```c #include <linux/module.h> #include <linux/pci.h> static int __init my_module_init(void) { struct pci_dev *pdev; void __iomem *mmio_base; // 查找目标PCI设备(示例:设备ID 1234:5678) pdev = pci_get_device(0x1234, 0x5678, NULL); if (!pdev) return -ENODEV; // 启用设备并映射MMIO区域 pci_enable_device(pdev); mmio_base = pci_iomap(pdev, 0, 0); // 读取/写入MMIO区域以触发或捕获TLP u32 reg_value = ioread32(mmio_base + 0x10); iowrite32(0xABCD, mmio_base + 0x10); return 0; } module_init(my_module_init); ``` **注意**:需替换设备ID,并确保操作符合设备规范[^1]。 ##### (2) 利用调试工具 - **启用内核PCI调试**: ```bash echo "file pci*.c +p" > /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control dmesg -w | grep "pci" # 查看PCI相关日志 ``` - **使用`lspci`与`setpci`**: ```bash lspci -vvv # 查看设备详细信息(包括内存映射地址) setpci -s 00:1c.0 CAP_EXP+0x10.L # 读取PCIe扩展能力寄存器 ``` #### 3. **硬件辅助方法** - **PCIe协议分析仪**:直接捕获物理层TLP(如Teledyne LeCroy或Keysight工具),无需依赖软件。 #### 4. **间接监控TLP行为** 通过观察设备响应或性能计数器推断TLP活动: ```bash # 使用perf监控PCIe相关中断 perf record -e irq:irq_handler_entry -a sleep 10 ``` #### 5. **注意事项** - **稳定性风险**:直接操作MMIO可能导致系统崩溃。 - **设备差异**:不同厂商的PCIe设备寄存器定义可能不同,需参考数据手册。 - **权限要求**:内核模块需root权限加载。 ---
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