perf的介绍

前言

perf 是 Linux 系统中的一个强大的性能分析工具，用于收集系统的各种性能数据。这些数据可以是 CPU 时间、硬件事件，如 cache misses，或者内核和用户空间的函数调用。perf 可以用于实时分析（sampling mode）或者统计分析（counting mode）。

安装使用

要使用 perf，确保你的 Linux 发行版已安装了正确的软件包，例如在 Ubuntu 上，你可以运行以下命令来安装它：

sudo apt-get install linux-tools-common

以下是在 C++ 程序上使用 perf 来进行基本的 CPU 性能分析的简单步骤：

1. 编译程序：在构建程序时，你需要开启编译器的 -g 参数，这样 perf 工具就可以从可执行文件中获取符号信息。

2. 使用 perf record 启动程序：perf record 是 perf 工具的一个子命令，用于收集性能数据。例如：

# 监控未运行的程序
perf record -g ./myprogram -o perf.data

# 监控正在运行的程序  -p参数后面的数字表示待分析的进程的PID(Process ID,进程标识)
perf record -p 678 -g -o perf.data

# 监控整个系统
perf record -F 1000 -a
-a 选项表示全系统采样，perf record -F 1000 -a 这条命令则表示以 1000Hz 的频率对整个系统进行采样。
需要注意的是，如果你的系统是多核的，那么这个频率是针对每一个 CPU 核心的。也就是说，如果系统有4个核心，实际的采样频率将会是设置的频率乘以 CPU 核心数。同时，采样频率过高可能会对系统性能造成影响，甚至导致系统崩溃，因此在设定采样频率时需要谨慎。

这条命令会在程序运行结束后在当前目录下生成一个名为 perf.data 的文件，其中包含了性能分析数据。其次可以加上sleep来去确定采样的时间

3. 使用 perf report 查看性能报告：使用 perf report 命令可以生成并显示一个交互式的性能报告。在这个报告中，你可以看到哪些函数在 CPU 上占用了最多的时间。

perf report

perf report 会打开一个交互式界面，其中按照热点消耗告警的次数，从高到低列出了使用 CPU 时间最多的函数。

退出程序，直接ctrl+c

4. 解析数据

perf script -i perf.data > perf.unfold

备注:如果在arm设备上，运行perf record。生成的数据perf.data要先利用perf script解析数据，再将perf.unfold来拷贝到台式机上可视化。

5. 生成火焰图

./FlameGraph/stackcollapse-perf.pl perf.unfold &> perf.folded
./FlameGraph/flamegraph.pl perf.folded > perf.svg

从火焰图可以获得的信息

• 调用栈从下往上，下层为父类，上层为子类。
• 点击父类缩小，点击子类放大。
• 只关注自己实现的函数名，忽略标准库中的函数。
• 总结一下，火焰图的宽度用于比较不同函数或代码路径的性能，而高度用于显示函数调用堆栈的深度。