Linux 性能调试(1): perf 使用技巧（翻译）

per 功能介绍：
perf_events是一个面向事件的可观察性工具，可以帮助您解决高级性能和故障排除功能。可以回答的问题包括：
1：为什么内核在CPU上这么多？什么代码路径？
2：哪些代码路径导致CPU级别2缓存未命中？
3：CPU是否在内存I / O上停滞不前？
4：哪些代码路径分配内存，以及多少？
5：什么是触发TCP重传？
6：是否正在调用某个内核函数，并且多久一次？
7：线程离开CPU的原因是什么？

perf_events是Linux内核的一部分，在tools / perf下。虽然它使用了许多Linux跟踪功能，但有些功能尚未通过perf命令公开，而是需要通过ftrace接口使用。我的perf-tools集合（github）根据需要使用perf_events和ftrace。

关键部分包括：事件，单行，演示文稿，先决条件，CPU统计信息，定时分析和火焰图。另请参阅我关于perf_events的帖子，以及主要（官方）perf_events页面的链接，很棒的教程和其他链接。接下来的部分将进一步介绍perf_events，从屏幕截图，单行开始，然后是背景开始。
这个页面正在构建中，而且我想添加的perf_events还有很多。希望到目前为止这是有用的。

1.截图

从屏幕截图开始，这里的perf版本3.9.3跟踪磁盘I / O：

使用perf记录命令跟踪块：block_rq_issue探测器，该探测器在发出块设备I / O请求时触发（磁盘I / O）。选项包括 -a跟踪所有CPU，-g捕获调用图（堆栈跟踪）。跟踪数据被写入perf.data文件，并且在Ctrl-C被命中时跟踪结束。使用perf报告打印perf.data文件的摘要，该报告从堆栈跟踪构建树，合并公共路径，并显示每个路径的百分比。

perf报告输出显示跟踪了2,216个事件（磁盘I / O），其中32％来自dd命令。这些是由内核函数blk_peek_request（）发出的，并且在堆栈中向下走，这些32％中的大约一半来自close（）系统调用。

请注意，我使用“＃”提示符表示这些命令是以root身份运行的，我将使用“$”作为用户命令。根据需要使用sudo。

2.单线

我收集或写过的一些有用的单行。我正在使用的术语，从最低到最高的开销：

statistics / count：增加事件的整数计数器
sample：从事件子集中收集详细信息（例如，指令指针或堆栈）（每次…）
trace：收集每个事件的详细信息

Listing Events
# Listing all currently known events:
perf list# Listing sched tracepoints:
perf list 'sched:*'

计算事件

＃指定命令的CPU计数器统计信息：
perf stat command＃指定命令的详细CPU计数器统计信息（包括附加内容）：
perf stat -d command#CPU计数器指定PID的统计信息，直到Ctrl-C：
perf stat -p PID#CPU计数器统计整个系统，持续5秒：
perf stat -a sleep 5＃系统范围内的各种基本CPU统计信息，持续10秒：
perf stat -e循环，指令，缓存引用，缓存未命中，总线循环 - 睡眠10＃指定命令的各种CPU级别1数据高速缓存统计信息：
perf stat -e L1-dcache-loads，L1-dcache-load-miss，L1-dcache-stores command＃指定命令的各种CPU数据TLB统计信息：
perf stat -e dTLB-loads，dTLB-load-miss，dTLB-prefetch-missses command＃指定命令的各种CPU最后一级缓存统计信息：
perf stat -e LLC-loads，LLC-load-miss，LLC-stores，LLC-prefetches command＃使用原始PMC计数器，例如，计算未经加速的核心周期：
perf stat -e r003c -a sleep 5#PMCs：通过原始规范计算周期和前端停顿：
perf stat -e cycles -e cpu / event = 0x0e，umask = 0x01，inv，cmask = 0x01 / -a sleep 5＃计算系统范围内的每秒系统调用次数：
perf stat -e raw_syscalls：sys_enter -I 1000 -a＃按类型为指定的PID计算系统调用，直到Ctrl-C：
perf stat -e'scccalls：sys_enter_ *' -  p PID＃按整个系统的类型计算系统调用，持续5秒：
perf stat -e'syscalls：sys_enter_ *'-a sleep 5＃计算指定PID的调度程序事件，直到Ctrl-C：
perf stat -e'ssched：*' -  p PID＃计算指定PID的调度程序事件，持续10秒：
perf stat -e'ssched：*' -  p PID sleep 10＃计算整个系统的ext4事件，持续10秒：
perf stat -e'ext4：*' - 睡觉10＃计算整个系统的块设备I / O事件，持续10秒：
perf stat -e'block：*'-a sleep 10＃计算所有vmscan事件，每秒打印一次报告：
perf stat -e'vmscan：*' -  a -I 1000

剖析：

＃示例指令命令的CPU函数示例，为99赫兹：
perf record -F 99 command＃示例指定PID的CPU函数，为99赫兹，直到Ctrl-C：
perf record -F 99 -p PID＃示例指定PID的CPU函数，99赫兹，持续10秒：
perf record -F 99 -p PID sleep 10＃对指定PID的CPU堆栈跟踪（通过帧指针）进行采样，为99赫兹，持续10秒：
perf record -F 99 -p PID -g -- sleep 10＃示例PID的CPU堆栈跟踪，使用dwarf（dbg info）以99赫兹的速度展开堆栈，持续10秒：
perf record -F 99 -p PID --call-graph dwarf sleep 10＃示例整个系统的CPU堆栈跟踪，为99赫兹，持续10秒（<Linux 4.11）：
perf record -F 99 -ag -- sleep 10＃整个系统的CPU堆栈跟踪样本，为99赫兹，持续10秒（> = Linux 4.11）：
perf record -F 99 -g -- sleep 10＃如果上一个命令不起作用，请尝试强制perf使用cpu-clock事件：
perf record -F 99 -e cpu-clock -ag -- sleep 10＃示例由/ sys / fs / cgroup / perf_event cgroup标识的容器的CPU堆栈跟踪：
perf record -F 99 -e cpu-clock --cgroup=docker/1d567f4393190204...etc... -a -- sleep 10＃示例整个系统的CPU堆栈跟踪，使用矮化堆栈，速度为99赫兹，持续10秒：
perf record -F 99 -a --call-graph dwarf sleep 10＃示例整个系统的CPU堆栈跟踪，使用堆栈的最后一个分支记录，...（> = Linux 4.？）：
perf record -F 99 -a --call-graph lbr sleep 10＃示例CPU堆栈跟踪，每10,000个1级数据高速缓存未命中，持续5秒：
perf record -e L1-dcache-load-misses -c 10000 -ag -- sleep 5＃示例CPU堆栈跟踪，每100个最后一级缓存未命中，持续5秒：
perf record -e LLC-load-misses -c 100 -ag -- sleep 5 #Sample内核指令示例，持续5秒：
perf record -e cycles:k -a -- sleep 5 #Sample用户指令示例，持续5秒：
perf record -e cycles:u -a -- sleep 5 ＃精确地使用CPU用户指令（使用PEBS），持续5秒：
perf record -e cycles:up -a -- sleep 5 ＃执行分支跟踪（需要硬件支持），持续1秒：
perf record -b -a sleep 1＃示例CPU为49赫兹，显示顶部地址和符号，实时（无perf.data文件）：
perf top -F 49＃示例CPU为49赫兹，显示顶级进程名称和段，实时：
perf top -F 49 -ns comm，dso

静态跟踪

＃跟踪新进程，直到Ctrl-C：
perf记录-e sched：sched_process_exec -a＃示例上下文切换，直到Ctrl-C：
perf record -e context-switches -a＃跟踪所有上下文切换，直到Ctrl-C：
perf record -e context-switches -c 1 -a＃包括使用的原始设置（请参阅：man perf_event_open）：
perf record -vv -e context-switches -a＃通过sched tracepoint跟踪所有上下文切换，直到Ctrl-C：
perf record -e sched：sched_switch -a＃使用堆栈跟踪的示例上下文切换，直到Ctrl-C：
perf record -e context-switches -ag＃使用堆栈跟踪的示例上下文切换，持续10秒：
perf record -e context-switches -ag  -  sleep 10#Sample CS，堆栈跟踪和时间戳（<Linux 3.17，-T now now）：
perf record  -e context-switches -ag -T＃示例CPU迁移，持续10秒：
perf record -e migrations -a  -  sleep 10＃使用堆栈跟踪（出站连接）跟踪所有connect（），直到Ctrl-C：
perf record -e syscalls：sys_enter_connect -ag＃使用堆栈跟踪（入站连接）跟踪所有accept（），直到Ctrl-C：
perf record -e syscalls：sys_enter_accept * -ag＃使用堆栈跟踪跟踪所有块设备（磁盘I / O）请求，直到Ctrl-C：
perf record -e block：block_rq_insert -ag＃跟踪所有块设备问题和完成（有时间戳），直到Ctrl-C：
perf record -e block：block_rq_issue -e block：block_rq_complete -a＃跟踪所有块完成，大小至少为100 KB，直到Ctrl-C：
perf record -e block：block_rq_complete --filter'nr_sector> 200'＃跟踪所有块完成，仅同步写入，直到Ctrl-C：
perf record -e block：block_rq_complete --filter'rwbs ==“WS”'＃跟踪所有块完成，所有类型的写入，直到Ctrl-C：
perf record -e block：block_rq_complete --filter'rwbs〜“* W *”'＃使用堆栈跟踪示例小故障（RSS增长），直到Ctrl-C：
perf record  -e minor-faults -ag＃使用堆栈跟踪跟踪所有次要故障，直到Ctrl-C：
perf record -e minor-faults -c 1 -ag＃堆栈跟踪的示例页面错误，直到Ctrl-C：
perf record  -e page-faults -ag＃跟踪所有ext4调用，并写入非ext4位置，直到Ctrl-C：
perf record  -e'ext4：*' -  o /tmp/perf.data -a#Trace kswapd唤醒事件，直到Ctrl-C：
perf record -e vmscan：mm_vmscan_wakeup_kswapd -ag＃添加Node.js USDT探针（Linux 4.10+）：
perf buildid-cache --add `which node`＃跟踪节点http__server__request USDT事件（Linux 4.10+）：
perf record -e sdt_node：http__server__request -a

动态追踪

＃为内核tcp_sendmsg（）函数条目添加一个跟踪点（“ -  add”是可选的）：
perf probe --add tcp_sendmsg＃删除tcp_sendmsg（）跟踪点（或使用“--del”）：
perf probe -d tcp_sendmsg＃为内核添加跟踪点tcp_sendmsg（）函数返回：
perf probe 'tcp_sendmsg%return'＃显示内核tcp_sendmsg（）函数的可用变量（需要debuginfo）：
perf probe -V tcp_sendmsg＃显示内核tcp_sendmsg（）函数的可用变量，以及外部变量（需要debuginfo）：
perf probe -V tcp_sendmsg --externs＃显示tcp_sendmsg（）的可用行探测（需要debuginfo）：
perf probe -L tcp_sendmsg＃在第81行显示tcp_sendmsg（）的可用变量（需要debuginfo）：
perf probe -V tcp_sendmsg：81＃为tcp_sendmsg（）添加一个跟踪点，带有三个入口参数寄存器（特定于平台）：
perf probe'tcp_sendmsg％ax％dx％cx'＃为tcp_sendmsg（）添加一个跟踪点，其中包含％cx寄存器的别名（“bytes”）（特定于平台）：
perf probe'tcp_sendmsg bytes =％cx'＃当bytes（别名）变量大于100时，跟踪先前创建的探测：
perf record -e probe：tcp_sendmsg --filter'bytes> 100'＃为tcp_sendmsg（）返回一个tracepoint，并捕获返回值：
perf probe'tcp_sendmsg％return $ retval'＃为tcp_sendmsg（）和“size”条目参数添加一个跟踪点（可靠，但需要debuginfo）：
perf probe'tcp_sendmsg size'＃为tcp_sendmsg（）添加一个跟踪点，其大小和套接字状态（需要debuginfo）：
perf probe'tcp_sendmsg size sk  - > __ sk_common.skc_state'＃告诉我你在地球上会怎么做，但实际上并不这样做（需要debuginfo）：
perf probe -nv'tcp_sendmsg size sk  - > __ sk_common.skc_state'＃当size不为零时跟踪上一个探测，状态不是TCP_ESTABLISHED（1）（需要debuginfo）：
perf record -e probe：tcp_sendmsg --filter'size> 0 && skc_state！= 1'-a＃使用局部变量seglen（需要debuginfo）为tcp_sendmsg（）第81行添加一个跟踪点：
perf probe'tcp_sendmsg：81 seglen'＃为do_sys_open（）添加一个跟踪点，文件名为字符串（需要debuginfo）：
perf probe'do_sys_open filename：string'＃为myfunc（）返回添加跟踪点，并将retval包含为字符串：
perf probe'myfunc％return +0（$ retval）：string'＃从libc添加用户级malloc（）函数的跟踪点：
perf probe -x /lib64/libc.so.6 malloc＃为此用户级静态探测添加跟踪点（USDT，又称SDT事件）：
perf probe -x /usr/lib64/libpthread-2.24.so% sdt_libpthread：mutex_entry＃列出当前可用的动态探针：
perf probe -l

Mixed

＃按进程跟踪系统调用，每2秒刷新一次摘要：
perf top -e raw_syscalls:sys_enter -ns comm#Trace通过CPU进程发送网络数据包，滚动输出（不清楚）：
stdbuf -oL perf top -e net:net_dev_xmit -ns comm | strings＃示例堆栈为99赫兹，以及上下文切换：
perf record -F99 -e cpu-clock -e cs -a -g ＃示例堆栈深度为2级，上下文切换堆栈为5级（需要4.8）：
perf record -F99 -e cpu-clock/max-stack=2/ -e cs/max-stack=5/ -a -g

Special

＃记录缓存行事件（Linux 4.10+）：
perf c2c record -a -- sleep 10＃报告以前录制的缓存行事件（Linux 4.10+）：
perf c2c reportReporting
＃如果可能，在ncurses浏览器（TUI）中显示perf.data：
perf report＃显示带有样本计数列的perf.data：
perf report -n＃将perf.data显示为文本报告，数据合并为百分比：
perf report --stdio#Report，折叠格式的堆栈：每堆一行（需要4.4）：
perf report --stdio -n -g folded＃列出perf.data中的所有事件：
perf script＃列出所有perf.data事件，包含数据头（较新的内核;以前是默认的）：
perf script --header＃列出所有perf.data事件，使用自定义字段（<Linux 4.1）：
perf script -F time,event,trace＃列出所有perf.data事件，使用自定义字段（> = Linux 4.1）：
perf script -F time,event,trace＃列出所有perf.data事件，包括我推荐的字段（需要记录-a;较新的内核）：
perf script --header -F comm,pid,tid,cpu,time,event,ip,sym,dso＃列出所有perf.data事件，包括我推荐的字段（需要记录-a;较旧的内核）：
perf script -f comm,pid,tid,cpu,time,event,ip,sym,dso＃将perf.data中的原始内容转储为十六进制（用于调试）：
perf script -D＃用百分比反汇编和注释指令（需要一些debuginfo）：
perf annotate --stdio

--------------------未完待续

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