perf安装使用

Linux运维系列

perf的安装与使用，测试环境 CentOS-8.3

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@[perf](安装学习)

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前言

新手上路，记录操作心得。

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、perf是什么？

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。

二、perf安装

1.perf安装

因我之前就已经配置好了阿里的yum源，所以在我输入perf --help时系统就提示我是否需要安装，然后选择一路yes就顺利完成安装，安装完成后我再次输入perf --help查看perf的帮助信息。

2.perf参数释义

代码如下（示例）：

[root@localhost ~]# perf --help
usage: perf [--version] [--help] [OPTIONS] COMMAND [ARGS]

 The most commonly used perf commands are:
   annotate        Read perf.data (created by perf record) and display annotated code
   archive         Create archive with object files with build-ids found in perf.data file
   bench           General framework for benchmark suites
   buildid-cache   Manage build-id cache.
   buildid-list    List the buildids in a perf.data file
   c2c             Shared Data C2C/HITM Analyzer.
   config          Get and set variables in a configuration file.
   data            Data file related processing
   diff            Read perf.data files and display the differential profile
   evlist          List the event names in a perf.data file
   ftrace          simple wrapper for kernel's ftrace functionality
   inject          Filter to augment the events stream with additional information
   kallsyms        Searches running kernel for symbols
   kmem            Tool to trace/measure kernel memory properties
   kvm             Tool to trace/measure kvm guest os
   list            List all symbolic event types
   lock            Analyze lock events
   mem             Profile memory accesses
   record          Run a command and record its profile into perf.data
   report          Read perf.data (created by perf record) and display the profile
   sched           Tool to trace/measure scheduler properties (latencies)
   script          Read perf.data (created by perf record) and display trace output
   stat            Run a command and gather performance counter statistics
   test            Runs sanity tests.
   timechart       Tool to visualize total system behavior during a workload
   top             System profiling tool.
   version         display the version of perf binary
   probe           Define new dynamic tracepoints
   trace           strace inspired tool

 See 'perf help COMMAND' for more information on a specific command.

看不太懂不要紧我找了一些其他大神整理收集的参数中文释义。

序号	参数	释义
1	annotate	解析perf record生成的perf.data文件，显示被注释的代码。
2	archive	根据数据文件记录的build-id，将所有被采样到的elf文件打包。利用此压缩包，可以再任何机器上分析数据文件中记录的采样数据。
3	bench	perf中内置的benchmark，目前包括两套针对调度器和内存管理子系统的benchmark。
4	buildid-cache	管理perf的buildid缓存，每个elf文件都有一个独一无二的buildid。buildid被perf用来关联性能数据与elf文件。
5	buildid-list	列出数据文件中记录的所有buildid。
6	diff	对比两个数据文件的差异。能够给出每个符号（函数）在热点分析上的具体差异。
7	evlist	列出数据文件perf.data中所有性能事件。
8	inject	该工具读取perf record工具记录的事件流，并将其定向到标准输出。在被分析代码中的任何一点，都可以向事件流中注入其它事件。
9	kmem	针对内核内存（slab）子系统进行追踪测量的工具。
10	kvm	用来追踪测试运行在KVM虚拟机上的Guest OS。
11	list	列出当前系统支持的所有性能事件。包括硬件性能事件、软件性能事件以及检查点。
12	lock	分析内核中的锁信息，包括锁的争用情况，等待延迟等。
13	mem	内存存取情况。
14	record	收集采样信息，并将其记录在数据文件中。随后可通过其它工具对数据文件进行分析。
15	report	读取perf record创建的数据文件，并给出热点分析结果。
16	sched	针对调度器子系统的分析工具。
17	script	执行perl或python写的功能扩展脚本、生成脚本框架、读取数据文件中的数据信息等。
18	stat	执行某个命令，收集特定进程的性能概况，包括CPI、Cache丢失率等。
19	test	perf对当前软硬件平台进行健全性测试，可用此工具测试当前的软硬件平台是否能支持perf的所有功能。
20	timechart	针对测试期间系统行为进行可视化的工具
21	top	类似于linux的top命令，对系统性能进行实时分析。
22	trace	关于syscall的工具。
23	probe	用于定义动态检查点。

全局性概况：

perf list查看当前系统支持的性能事件；

perf bench对系统性能进行摸底；

perf test对系统进行健全性测试；

perf stat对全局性能进行统计；

全局细节：

perf top可以实时查看当前系统进程函数占用率情况；

perf probe可以自定义动态事件；

特定功能分析：

perf kmem针对slab子系统性能分析；

perf kvm针对kvm虚拟化分析；

perf lock分析锁性能；

perf mem分析内存slab性能；

perf sched分析内核调度器性能；

perf trace记录系统调用轨迹；

最常用功能perf record，可以系统全局，也可以具体到某个进程，更甚具体到某一进程某一事件；可宏观，也可以很微观。
pref record记录信息到perf.data；

perf report生成报告；

perf diff对两个记录进行diff；

perf evlist列出记录的性能事件；

perf annotate显示perf.data函数代码；

perf archive将相关符号打包，方便在其它机器进行分析；

perf script将perf.data输出可读性文本；

可视化工具perf timechart

perf timechart record记录事件；

perf timechart生成output.svg文档；

3.0 perf引入的overhead

perf测试不可避免的会引入额外负荷，有三种形式：
counting：内核提供计数总结，多是Hardware Event、Software Events
PMU计数等。相关命令perf stat。
sampling：perf将事件数据缓存到一块buffer中，然后异步写入到perf.data文件中。使用perf report等工具进行离线分析。

bpf：Kernel 4.4+新增功能，可以提供更多有效filter和输出总结。

counting引入的额外负荷最小；sampling在某些情况下会引入非常大的负荷；bpf可以有效缩减负荷。
针对sampling，可以通过挂在建立在RAM上的文件系统来有效降低读写I/O引入的负荷。

mkdir /tmpfs

mount -t tmpfs tmpfs /tmpfs

3.1 perf list

perf list不能完全显示所有支持的事件类型，需要sudo perf list。

同时还可以显示特定模块支持的perf事件：hw/cache/pmu都是硬件相关的；tracepoint基于内核的ftrace；sw实际上是内核计数器。

hw/hardware显示支持的硬件事件相关，如：

al@al-System-Product-Name:~/perf$ sudo perf list hardware

List of pre-defined events (to be used in -e):

  branch-instructions OR branches                    [Hardware event]
   branch-misses                                      [Hardware event]
   cache-misses                                       [Hardware event]
   cache-references                                   [Hardware event]
   cpu-cycles OR cycles                               [Hardware event]
   instructions                                       [Hardware event]
   stalled-cycles-backend OR idle-cycles-backend      [Hardware event]
   stalled-cycles-frontend OR idle-cycles-frontend    [Hardware event]

sw/software显示支持的软件事件列表：

al@al-System-Product-Name:~/perf$ sudo perf list sw

List of pre-defined events (to be used in -e):

  alignment-faults                                   [Software event]
   bpf-output                                         [Software event]
   context-switches OR cs                             [Software event]
   cpu-clock                                          [Software event]
   cpu-migrations OR migrations                       [Software event]
   dummy                                              [Software event]
   emulation-faults                                   [Software event]
   major-faults                                       [Software event]
   minor-faults                                       [Software event]
   page-faults OR faults                              [Software event]
   task-clock                                         [Software event]

cache/hwcache显示硬件cache相关事件列表：

al@al-System-Product-Name:~/perf$ sudo perf list cache

List of pre-defined events (to be used in -e):

  L1-dcache-load-misses                              [Hardware