# perf工具使用

# 基本介绍

Perf（Performance Counters for Linux，性能计数器子系统）是一个Linux性能分析工具，用于分析系统和应用程序的运行时性能。这个工具位于 Linux 内核源代码树中，具体位置在 tools/perf 目录下。虽然它是一个用户空间的应用程序，但却是唯一一个被包含在 Linux 内核源码中的复杂用户软件。

Perf可以帮助开发人员和系统管理员进行函数级和指令级的热点查找，可以用来分析程序中热点函数的CPU占用率，了解CPU性能计数器、内核跟踪点和硬件事件等信息，从而找到性能瓶颈，优化软件性能并诊断问题。

通过 perf 命令，我们可以获得系统在运行过程中的各种性能数据，例如 CPU 利用率、内存使用情况、磁盘 I/O 等。perf 可以用于多个方面的性能分析，以下是一些常用的用途：

CPU 性能分析，通过 perf命令，可以监测 CPU 的使用率、上下文切换次数、缓存命中率等指标，可以帮助开发者找出 CPU 性能瓶颈，优化程序的运行效率。
内存性能分析，perf 命令可以监测内存的使用情况，例如内存泄漏、内存碎片等问题，可以帮助开发者优化内存的管理，提高系统的稳定性。
函数级别采样，perf可以对程序进行函数级别的采样，从而了解程序的性能瓶颈在哪里。其基本原理是每隔一个固定时间，CPU 会产生一个中断，记录当前是哪个进程、哪个函数，然后给对应的进程和函数加一个统计值，从而知道 CPU 在某个进程或某个函数上花费了多少时间。

如果系统没有安装Perf，安装方式为：

sudo apt install linux-tools-common linux-tools-generic

查看是否安装成功:

perf --version
# perf version 5.15.148

权限设置，默认运行perf命令需要sudo权限，可以通过修改/etc/sysctt.conf文件进行设置

sudo vi /etc/sysctl.conf
# add line
kernel.perf_event_paranoid = 0

# `perf`命令使用

命令格式为：

perf <options> subcommand <options/arguments>

perf支持很多subcommand选项，常用的子命令有：

annotate读取perf.data，展示带注释代码，实际使用发现展示的汇编代码

sudo perf annotate -f

# Percent│       xor    %r15d,%r15d
#        │       lea    0x9(%rsp),%rbp
#        │       testb  $0x3,0x90(%rsp)
#        │     ↓ je     96
#        │       swapgs
#        │       nop
#        │       xchg   %ax,%ax
#        │       mov    %cr3,%rax
#        │       bts    $0x3f,%rax
#        │       and    $0xffffffffffffe7ff,%rax
#        │       mov    %rax,%cr3
#        │       xchg   %ax,%ax
#        │       mov    $0x48,%ecx

list，展示perf命令可以用来评估程序性能的事件

sudo perf list -h

# Usage: perf list [<options>] [hw|sw|cache|tracepoint|pmu|sdt|metric|metricgroup|event_glob]

通过上面的命令可以查看事件类型，hw是hardware硬件相关事件，PMU是Performance Monitoring Unit相关事件等

record，记录程序运行时的数据

sudo perf record -e cpu-clock -aR sleep 10

# [ perf record: Woken up 1 times to write data ]
# [ perf record: Captured and wrote 0.002 MB perf.data (~150 samples) ]

report，展示perf命令记录的数据

sudo perf report -i perf.data

stat查看具体某个事件相关的统计结果

sudo perf stat -e cpu-clock -aR sleep 10

#  Performance counter stats for 'sleep 10':

#               1.13 msec cpu-clock                 #    0.000 CPUs utilized          

#       10.002228914 seconds time elapsed

#        0.001793000 seconds user
#        0.000000000 seconds sys

stat和record子命令的主要区别是record会将结果保存到perf.data文件中，而stat是直接展示结果。

top是直接展示整个系统的CPU内存等使用情况
script读取perf.data数据，并展示迹输出trace out

子命令	作用
annotate	汇编代码及注释
list	查看所有事件
stat	查看某事件相关的性能数据
record	录制某事件相关的性能数据，并保存`perf.data`文件
report	加载`perf.data`文件
top	系统相关的性能数据
script	`perf.data`相关的`trace out`

使用perf命令追踪一个正在运行的进程:

sudo perf stat --pid <pid>

# reference

1.https://phoenixnap.com/kb/linux-perf#:~:text=The%20Linux%20perf%20tool%20is,and%20analyzing%20CPU%20event%20data. (opens new window)
2.https://cloud.tencent.com/developer/article/2228048 (opens new window)

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# reference

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