Linux性能分析工具perf基础使用介绍

perf是Linux内核内置的性能分析工具。从内核版本2.6.31开始出现该工具，如果没有安装，可以使用以下命令进行安装
yum -y install perf.x86_64
这里我们主要介绍一下如何使用，一些具体的背景知识，请查阅参考链接。

perf list列出能查看的性能事件，这里可以看做是事件的一些分类

#perf list -h
usage: perf list [hw|sw|cache|tracepoint|pmu|event_glob]

可以进一步查看hw(Hardware)分类的事件，只举例，不再列举

#perf list hwcpu-cycles OR cycles                               [Hardware event]instructions                                       [Hardware event]cache-references                                   [Hardware event]cache-misses                                       [Hardware event]branch-instructions OR branches                    [Hardware event]branch-misses                                      [Hardware event]stalled-cycles-frontend OR idle-cycles-frontend    [Hardware event]stalled-cycles-backend OR idle-cycles-backend      [Hardware event]ref-cycles                                         [Hardware event]

使用perf stat

一个简单的c程序，foo1和foo2分别调用longa()100次和10次
# cat  perf.c
//test.c
void longa()
{ int i,j; for(i = 0; i < 1000000; i++) j=i; //am I silly or crazy? I feel boring and desperate.
} void foo2()
{ int i; for(i=0 ; i < 10; i++) longa();
} void foo1()
{ int i; for(i = 0; i< 100; i++) longa();
} int main(void)
{ foo1(); foo2();
}
# cc perf.c
# perf stat ./a.outPerformance counter stats for './a.out':331.445189      task-clock (msec)         #    0.999 CPUs utilized          0      context-switches          #    0.000 K/sec                  1      cpu-migrations            #    0.003 K/sec                  104      page-faults               #    0.314 K/sec                  571,668,722      cycles                    #    1.725 GHz                     [83.39%]241,223,545      stalled-cycles-frontend   #   42.20% frontend cycles idle    [83.41%]2,915,367      stalled-cycles-backend    #    0.51% backend  cycles idle    [66.82%]550,449,588      instructions              #    0.96  insns per cycle        #    0.44  stalled cycles per insn [83.41%]110,422,677      branches                  #  333.155 M/sec                   [83.40%]6,461      branch-misses             #    0.01% of all branches         [83.10%]0.331874225 seconds time elapsed
以上也可以通过-e选项，指定需要分析的事件,也就是perf list列出的事件，多个事件可以通过逗号分隔。如下,添加 cache-references,cache-misses选项查看cache相关的事件。
#perf stat -e cache-references,cache-misses ./a.outPerformance counter stats for './a.out':10,718      cache-references                                            2,249      cache-misses              #   20.983 % of all cache refs    0.340821068 seconds time elapsed

使用perf top

打开一个窗口，新建一个数据库，并用pgbech进行数据写入测试
hank=# \c  postgres postgres
You are now connected to database "postgres" as user "postgres".
postgres=# create database  perf_database;
CREATE DATABASE
postgres=# grant all on DATABASE perf_database to hank;
GRANT
postgres=# \q$pgbench  -i perf_database -h 127.0.0.1 -U hank perf_database
dropping old tables...
NOTICE:  table "pgbench_accounts" does not exist, skipping
NOTICE:  table "pgbench_branches" does not exist, skipping
NOTICE:  table "pgbench_history" does not exist, skipping
NOTICE:  table "pgbench_tellers" does not exist, skipping
creating tables...
generating data...
100000 of 100000 tuples (100%) done (elapsed 0.06 s, remaining 0.00 s)
vacuuming...
creating primary keys...
done.执行压测pgbench
pgbench -M prepared -n -r -P 1  -h 127.0.0.1 -U hank perf_database -c 32 -j 32 -T 600

另外一个窗口使用perf top 进行查看，如下
perf top -agv -F 1000
命令参数见perf top --help，这里a指所有cpu,-g表示打开call-graph，-v表示展示更多信息,-F 表示频率

perf record和perf report使用，一般这一对命令一起使用

先看一个简单的例子：

还是上面c程序例子
编译
cc perf.c
收集
perf record  -g ./a.out
生成报告
perf report -vg

可以看到foo1和foo2 在cpu使用上的比例，分别是90.76%和8.88%，基本符合代码，代码中一个循环100次，一个10次

再看一个postgresql使用pgbench的例子：

一个窗口执行pgbench
pgbench -M prepared -n -r -P 1  -U hank perf_database -c 32 -j 32 -T 600另外的窗口收集信息
收集20秒，当然也可以ctrl+c终止。
perf record -avg -- sleep 20生成报告
perf report -v -n  -g

也可以使用–stdion查看

perf report -v -n  -g --stdio

如下图

参考：
https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-perf1/
https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-perf2/
https://github.com/digoal/blog/blob/master/201611/20161129_01.md