Linux内核 eBPF基础 perf（2）：性能管理单元PMU的注册

荣涛 2021年5月18日

  • 本文相关注释代码：https://github.com/Rtoax/linux-5.10.13
  • Linux内核性能架构：perf_event

1. perf类型

在include\uapi\linux\perf_event.h中有：

/** attr.type*/
enum perf_type_id { /* perf 类型 */PERF_TYPE_HARDWARE         = 0,    /* 硬件 */PERF_TYPE_SOFTWARE         = 1,    /* 软件 */PERF_TYPE_TRACEPOINT       = 2,    /* 跟踪点 */PERF_TYPE_HW_CACHE            = 3,    /* 硬件cache */PERF_TYPE_RAW             = 4,    /* RAW */PERF_TYPE_BREAKPOINT      = 5,    /* 断点 */PERF_TYPE_MAX,             /* non-ABI */
};

他们是传入性能管理单元PMU注册函数perf_pmu_register的字段type。列出注册的PMU：

[rongtao@localhost src]$ grep -r "perf_pmu_register" | grep "\""
arch/x86/events/intel/bts.c:    return perf_pmu_register(&bts_pmu, "intel_bts", -1);
arch/x86/events/intel/pt.c: ret = perf_pmu_register(&pt_pmu.pmu, "intel_pt", -1);
arch/x86/events/amd/power.c:    ret = perf_pmu_register(&pmu_class, "power", -1);
arch/x86/events/core.c: err = perf_pmu_register(&pmu, "cpu", PERF_TYPE_RAW);
arch/x86/events/msr.c:  perf_pmu_register(&pmu_msr, "msr", -1);
arch/x86/events/rapl.c: ret = perf_pmu_register(&rapl_pmus->pmu, "power", -1);
kernel/events/hw_breakpoint.c:  perf_pmu_register(&perf_breakpoint, "breakpoint", PERF_TYPE_BREAKPOINT);
kernel/events/core.c:   perf_pmu_register(&perf_tracepoint, "tracepoint", PERF_TYPE_TRACEPOINT);
kernel/events/core.c:   perf_pmu_register(&perf_kprobe, "kprobe", -1);
kernel/events/core.c:   perf_pmu_register(&perf_uprobe, "uprobe", -1);
kernel/events/core.c:   perf_pmu_register(&perf_swevent, "software", PERF_TYPE_SOFTWARE);kernel/events/core.c:    perf_pmu_register(&perf_cpu_clock, NULL, -1);
kernel/events/core.c:   perf_pmu_register(&perf_task_clock, NULL, -1);

2. perf_pmu_register

int perf_pmu_register(struct pmu *pmu, const char *name, int type)

这里需要注意，函数perf_pmu_register是非常重要的注册函数，注册的pmu将加入全局链表pmus中：

static LIST_HEAD(pmus);

函数perf_pmu_register首先申请per-cpu变量：

pmu->pmu_disable_count = alloc_percpu(int);

接着，如果类型不是PERF_TYPE_SOFTWARE，将分配一个ID（前提是name没有设定，如perf_cpu_clock）

if (type != PERF_TYPE_SOFTWARE) {if (type >= 0)max = type;/* 分配一个ID */ret = idr_alloc(&pmu_idr, pmu, max, 0, GFP_KERNEL);if (ret < 0)goto free_pdc;WARN_ON(type >= 0 && ret != type);type = ret;
}

然后，申请一个设备：

 if (pmu_bus_running/* perf_event_sysfs_init() 中被设置 为 1 */) {ret = pmu_dev_alloc(pmu);   /* 分配一个设备 device- /sys/devices/ */if (ret)goto free_idr;}

接下来这段代码表明，每个hw只能注册一次：

 if (pmu->task_ctx_nr == perf_hw_context) {static int hw_context_taken = 0;/** Other than systems with heterogeneous CPUs, it never makes* sense for two PMUs to share perf_hw_context. PMUs which are* uncore must use perf_invalid_context.*/if (WARN_ON_ONCE(hw_context_taken &&!(pmu->capabilities & PERF_PMU_CAP_HETEROGENEOUS_CPUS)))pmu->task_ctx_nr = perf_invalid_context;hw_context_taken = 1;}

否则，其将被设置为perf_invalid_context。然后为每个CPU分配上下文：

    pmu->pmu_cpu_context = alloc_percpu(struct perf_cpu_context);

紧接着，进行初始化：

 for_each_possible_cpu(cpu) {    /* 遍历 CPU */struct perf_cpu_context *cpuctx;cpuctx = per_cpu_ptr(pmu->pmu_cpu_context, cpu);    /* 1.获取 CPU 的ctx */__perf_event_init_context(&cpuctx->ctx);            /* 2.初始化这个ctx */lockdep_set_class(&cpuctx->ctx.mutex, &cpuctx_mutex);/*3.初始化lockdep  */lockdep_set_class(&cpuctx->ctx.lock, &cpuctx_lock);cpuctx->ctx.pmu = pmu;                              /* 4.指向这个PMU */cpuctx->online = cpumask_test_cpu(cpu, perf_online_mask);/* 5.是否在线标记 */__perf_mux_hrtimer_init(cpuctx, cpu);               /* 6.高精度定时器，function=perf_mux_hrtimer_handler */cpuctx->heap_size = ARRAY_SIZE(cpuctx->heap_default);/*  */cpuctx->heap = cpuctx->heap_default;    /* 默认使用2个 */}

其中__perf_event_init_context初始化struct perf_event_context结构：

/** Initialize the perf_event context in a task_struct:*/
static void __perf_event_init_context(struct perf_event_context *ctx)   /* 初始化CPU ctx */
{raw_spin_lock_init(&ctx->lock);mutex_init(&ctx->mutex);INIT_LIST_HEAD(&ctx->active_ctx_list);perf_event_groups_init(&ctx->pinned_groups);perf_event_groups_init(&ctx->flexible_groups);INIT_LIST_HEAD(&ctx->event_list);INIT_LIST_HEAD(&ctx->pinned_active);INIT_LIST_HEAD(&ctx->flexible_active);refcount_set(&ctx->refcount, 1);
}

__perf_mux_hrtimer_init初始化一个高精度定时器，

static void __perf_mux_hrtimer_init(struct perf_cpu_context *cpuctx, int cpu)   /* 高精度定时器 */
{struct hrtimer *timer = &cpuctx->hrtimer;struct pmu *pmu = cpuctx->ctx.pmu;u64 interval;/* no multiplexing needed for SW PMU */if (pmu->task_ctx_nr == perf_sw_context)return;/** check default is sane, if not set then force to* default interval (1/tick)*/interval = pmu->hrtimer_interval_ms;if (interval < 1)interval = pmu->hrtimer_interval_ms = PERF_CPU_HRTIMER; /* 小于1ms，就让他是 1ms */cpuctx->hrtimer_interval = ns_to_ktime(NSEC_PER_MSEC * interval);raw_spin_lock_init(&cpuctx->hrtimer_lock);hrtimer_init(timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED_HARD);timer->function = perf_mux_hrtimer_handler; /* 处理函数 */
}

需要注意一下几点：

  • 如果是软件上下文perf_sw_context，不创建定时器；
  • 如果ioctl设置的到期时间小于1ms，将其设置为1ms；
  • 会调函数为perf_mux_hrtimer_handler；

在获取到CPU上下文后，给没有初始化的PMU函数指针赋值：

    /*  */if (!pmu->start_txn) {if (pmu->pmu_enable) {/** If we have pmu_enable/pmu_disable calls, install* transaction stubs that use that to try and batch* hardware accesses.*/pmu->start_txn  = perf_pmu_start_txn;pmu->commit_txn = perf_pmu_commit_txn;pmu->cancel_txn = perf_pmu_cancel_txn;} else {pmu->start_txn  = perf_pmu_nop_txn;pmu->commit_txn = perf_pmu_nop_int;pmu->cancel_txn = perf_pmu_nop_void;}}/* 使能 */if (!pmu->pmu_enable) {pmu->pmu_enable  = perf_pmu_nop_void;pmu->pmu_disable = perf_pmu_nop_void;}/* 检测周期 ioctl(PERF_EVENT_IOC_PERIOD) */if (!pmu->check_period)pmu->check_period = perf_event_nop_int;/*  */if (!pmu->event_idx)pmu->event_idx = perf_event_idx_default;

下面是将这个PMU添加到pmus链表中：

 /** Ensure the TYPE_SOFTWARE PMUs are at the head of the list,* since these cannot be in the IDR. This way the linear search* is fast, provided a valid software event is provided.*/if (type == PERF_TYPE_SOFTWARE || !name)list_add_rcu(&pmu->entry, &pmus);   /* 软件 或者 name=NULL */elselist_add_tail_rcu(&pmu->entry, &pmus);/*  */

需要注意的是，软件类型的PMU将放到链表开头，以提高线性查询速度。

3. 例: software

//kernel/events/core.c
static struct pmu/* 性能监控单元 */ perf_swevent = {.task_ctx_nr = perf_sw_context,.capabilities    = PERF_PMU_CAP_NO_NMI,.event_init  = perf_swevent_init,.add       = perf_swevent_add,.del        = perf_swevent_del,.start      = perf_swevent_start,.stop     = perf_swevent_stop,.read      = perf_swevent_read,
};perf_pmu_register(&perf_swevent, "software", PERF_TYPE_SOFTWARE);

3.1. perf_swevent_init

4. 例: perf_cpu_clock

//kernel/events/core.c
static struct pmu perf_cpu_clock = {.task_ctx_nr   = perf_sw_context,.capabilities    = PERF_PMU_CAP_NO_NMI,.event_init  = cpu_clock_event_init,.add        = cpu_clock_event_add,.del     = cpu_clock_event_del,.start       = cpu_clock_event_start,.stop      = cpu_clock_event_stop,.read       = cpu_clock_event_read,
};perf_pmu_register(&perf_cpu_clock, NULL, -1);

5. 例: perf_task_clock

//kernel/events/core.c
static struct pmu perf_task_clock = {.task_ctx_nr  = perf_sw_context,.capabilities    = PERF_PMU_CAP_NO_NMI,.event_init  = task_clock_event_init,.add       = task_clock_event_add,.del        = task_clock_event_del,.start      = task_clock_event_start,.stop     = task_clock_event_stop,.read      = task_clock_event_read,
};perf_pmu_register(&perf_task_clock, NULL, -1);

6. 例: kprobe

//kernel/events/core.c
static struct pmu perf_kprobe = {.task_ctx_nr  = perf_sw_context,.event_init  = perf_kprobe_event_init,.add      = perf_trace_add,.del      = perf_trace_del,.start        = perf_swevent_start,.stop     = perf_swevent_stop,.read      = perf_swevent_read,.attr_groups   = kprobe_attr_groups,
};perf_pmu_register(&perf_kprobe, "kprobe", -1);

7. 例: tracepoint

//kernel/events/core.c
static struct pmu perf_tracepoint = {.task_ctx_nr  = perf_sw_context,.event_init  = perf_tp_event_init,.add      = perf_trace_add,.del      = perf_trace_del,.start        = perf_swevent_start,.stop     = perf_swevent_stop,.read      = perf_swevent_read,
};perf_pmu_register(&perf_tracepoint, "tracepoint", PERF_TYPE_TRACEPOINT);

8. pmu->event_init

perf_event_allocperf_init_eventperf_try_init_eventpmu->event_init(event);

而调用了perf_event_alloc的有：

  • perf_event_open
  • perf_event_create_kernel_counter
  • fork|clone
kernel_clonecopy_processperf_event_init_taskperf_event_init_contextinherit_task_groupinherit_groupinherit_eventperf_event_alloc

9. pmu->add

perf_event_enable_perf_event_enable__perf_event_enablectx_sched_inctx_flexible_sched_in|ctx_pinned_sched_inmerge_sched_ingroup_sched_inevent_sched_inevent->pmu->add(event, PERF_EF_START)

10. pmu->del

perf_event_disable_perf_event_disable__perf_event_disablegroup_sched_outevent_sched_outevent->pmu->del(event, 0);

11. pmu->start

12. pmu->stop

13. pmu->read

14. 相关链接

  • 注释源码：https://github.com/Rtoax/linux-5.10.13
  • Linux内核 eBPF基础：perf（1）：perf_event在内核中的初始化
  • Linux内核 eBPF基础：perf（2）：perf性能管理单元PMU的注册
  • Linux kernel perf architecture
  • Linux perf 1.1、perf_event内核框架
  • Linux内核性能架构：perf_event

Linux内核 eBPF基础：perf（2）：perf性能管理单元PMU的注册相关推荐

  1. Linux内核 eBPF基础：perf（4）perf_event_open系统调用与用户手册详解

    Linux内核 eBPF基础 perf(4)perf_event_open系统调用与用户手册详解 荣涛 2021年5月19日 本文相关注释代码:https://github.com/Rtoax/lin ...

  2. Linux内核 eBPF基础：perf（1）：perf_event在内核中的初始化

    Linux内核 eBPF基础 perf(1):perf_event在内核中的初始化 荣涛 2021年5月12日 本文相关注释代码:https://github.com/Rtoax/linux-5.10 ...

  3. Linux内核 eBPF基础：Tracepoint原理源码分析

    Linux内核 eBPF基础 Tracepoint原理源码分析 荣涛 2021年5月10日 1. 基本原理 需要注意的几点: 本文将从sched_switch相关的tracepoint展开: 关于st ...

  4. Linux内核 eBPF基础：ftrace源码分析：过滤函数和开启追踪

    Linux内核 eBPF基础 ftrace基础:过滤函数和开启追踪 荣涛 2021年5月12日 本文相关注释代码:https://github.com/Rtoax/linux-5.10.13 上篇文章 ...

  5. Linux内核 eBPF基础：ftrace基础-ftrace_init初始化

    Linux内核 eBPF基础 ftrace基础:ftrace_init初始化 荣涛 2021年5月12日 本文相关注释代码:https://github.com/Rtoax/linux-5.10.13 ...

  6. Linux内核 eBPF基础：kprobe原理源码分析：源码分析

    Linux内核 eBPF基础 kprobe原理源码分析:源码分析 荣涛 2021年5月11日 在 <Linux内核 eBPF基础:kprobe原理源码分析:基本介绍与使用>中已经介绍了kp ...

  7. Linux内核 eBPF基础：kprobe原理源码分析：基本介绍与使用示例

    Linux内核 eBPF基础 kprobe原理源码分析:基本介绍与使用示例 荣涛 2021年5月11日 kprobe调试技术是为了便于跟踪内核函数执行状态所设计的一种轻量级内核调试技术. 利用kpro ...

  8. Linux内核 eBPF基础: 探索USDT探针

    目录 Motivation Tracing System Overview Terminology术语 Evoluction of Linux Tracing Linux Tracing Techni ...

  9. Linux内核 eBPF基础：BCC (BPF Compiler Collection)

    目录 BCC包括的一些工具 安装BCC 常用工具示例 capable tcpconnect tcptop 扩展工具 简单示例 使用BPF_PERF_OUTPUT 用户自定义探针示例 参考 BPF Co ...

最新文章

  1. android 6.0 重启 丢失 壁纸,android6.0 壁纸设置流程讲解
  2. 新JSON绑定库JSON-B发布公开预览版
  3. DataSource绑定DataTable.Select()显示system.data.DataRow问题解决的方法
  4. 幼儿园带括号算式口诀_记忆口诀丨有顺口溜加成的知识点瞬间好记一万倍！
  5. Node.js 入门到干活，10 个优质项目就够了！
  6. 设计模式之适配器模式--java描述
  7. 在没有IDE的情况下编译和运行Java
  8. 收藏网站制作常用经典css.div.布局.设计实例打包下载(下方有其他链接)
  9. Android逆向笔记-单机游戏通过配置文件修改技能等
  10. 七.激光SLAM框架学习之A-LOAM框架---速腾Robosense-16线雷达室内建图
  11. Repeater实现批量删除
  12. Shopee数据获取逻辑
  13. 一片文章彻底搞懂各种DDos攻击方式
  14. Excel同时打开两个窗口的方法
  15. 【图像识别】基于模板匹配算法求解车牌识别问题matlab代码
  16. 基于若依框架（前后端分离）-新写前端Vue页面
  17. 汽车的转向控制 外文翻译
  18. PG-REINFORCE tensorflow 2.0
  19. 什么是JavaScript，JavaScript的特点，JavaScript的作用
  20. 16 Three.js使用dat.GUI简化试验流程

热门文章

  1. TEST语言编译器--语法分析
  2. 如何下载在线课程网站的视频
  3. 计算机考研面试有英语听力吗,复试英语听力与口语应该这样准备
  4. [ubuntn]常用软件安装方法
  5. Go语言核心之美 3.3－Map
  6. 技术书籍也香艳——《Head Fisrt 设计模式》
  7. uni-app 连接逍遥模拟器 安卓模拟器 不显示 找不到 端口映射
  8. 英语在计算机上比汉语有优势吗,英语和汉语分别有什么优缺点？
  9. Android Studio 连接逍遥模拟器
  10. 足球联赛赛程表思路(转)