perf 是 Linux 中标准的 Profiler，常用于 CPU Profiling、CPU flame Graphs、Syscall Tracing 等。
perf 命令行操作
perf 常用子命令，命令帮助及选项参数帮助文档可查看 man perf、man perf-record 、man perf-report 等
| 子命令 |
说明 |
示例 |
record |
进行 Profile 操作并将结果写入 perf.data |
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report |
读取 perf.data （created by perf record）并展示 Profile 内容 |
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script |
读取 perf.data （created by perf record）并展示堆栈内容 |
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stat |
显示 PMC（Performance Monitor Counter） 统计数据 |
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list |
列出系统支持的事件(Event）列表 |
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perf record 命令常用选项
| 选项 |
说明 |
示例 |
-F, --freq= |
指定 Profile 的频率，使用 max 以当前系统允许的最大频率（对应内核参数 kernel.perf_event_max_sample_rate）进行 Profile
通常建议 99 Hz |
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-a, --all-cpus |
采集所有 CPU 的全局数据，默认操作 |
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-g |
Kernel Space 和 User Space Stack Traces |
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-p, --pid= |
对指定 PIDs （comma separated list） 进行采样 |
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-e, --event= |
针对 Event 进行采样追踪 |
perf record -F 99 -a -e sched:sched_process_exec |
perf report 命令常用选项
| 选项 |
说明 |
示例 |
-n, --show-nr-samples |
显示每个 Symbol 采样的数量 |
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-s, --sort= |
按照指定的（CSV）字段排序 |
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perf 使用示例
记录使用 exec 启动的进程
通过监控系统调用事件，可以采样/追踪系统上符合条件的行为，比如以下命令追踪使用 exec 系统调用启动的进程
# perf record -F 99 -a -e sched:sched_process_exec
# perf report
Overhead Command Shared Object Symbol
40.48% runc [kernel.kallsyms] [k] exec_binprm
34.86% exe [kernel.kallsyms] [k] exec_binprm
24.57% rsync [kernel.kallsyms] [k] exec_binprm
0.06% rsync2Server.sh [kernel.kallsyms] [k] exec_binprm
0.03% watchtower [kernel.kallsyms] [k] exec_binprm
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添加 -g 选项追踪详细的堆栈信息
# perf record -F 99 -a -e sched:sched_process_exec -g
# perf report
Children Self Command Shared Object Symbol
+ 59.92% 59.92% rsync [kernel.kallsyms] [k] exec_binprm
+ 59.92% 0.00% rsync ld-linux-x86-64.so.2 [.] _start
+ 59.92% 0.00% rsync [kernel.kallsyms] [k] entry_SYSCALL_64_after_hwframe
+ 59.92% 0.00% rsync [kernel.kallsyms] [k] do_syscall_64
+ 59.92% 0.00% rsync [kernel.kallsyms] [k] x64_sys_call
+ 59.92% 0.00% rsync [kernel.kallsyms] [k] __x64_sys_execve
+ 59.92% 0.00% rsync [kernel.kallsyms] [k] do_execveat_common.isra.0
+ 59.92% 0.00% rsync [kernel.kallsyms] [k] bprm_execve
+ 59.92% 0.00% rsync [kernel.kallsyms] [k] bprm_execve.part.0
+ 40.02% 40.02% rsync2Server.sh [kernel.kallsyms] [k] exec_binprm
+ 40.02% 0.00% rsync2Server.sh ld-linux-x86-64.so.2 [.] _start
+ 40.02% 0.00% rsync2Server.sh [kernel.kallsyms] [k] entry_SYSCALL_64_after_hwframe
+ 40.02% 0.00% rsync2Server.sh [kernel.kallsyms] [k] do_syscall_64
+ 40.02% 0.00% rsync2Server.sh [kernel.kallsyms] [k] x64_sys_call
+ 40.02% 0.00% rsync2Server.sh [kernel.kallsyms] [k] __x64_sys_execve
+ 40.02% 0.00% rsync2Server.sh [kernel.kallsyms] [k] do_execveat_common.isra.0
+ 40.02% 0.00% rsync2Server.sh [kernel.kallsyms] [k] bprm_execve
+ 40.02% 0.00% rsync2Server.sh [kernel.kallsyms] [k] bprm_execve.part.0
0.07% 0.07% sleep [kernel.kallsyms] [k] exec_binprm
0.07% 0.00% sleep ld-linux-x86-64.so.2 [.] _start
0.07% 0.00% sleep [kernel.kallsyms] [k] entry_SYSCALL_64_after_hwframe
0.07% 0.00% sleep [kernel.kallsyms] [k] do_syscall_64
0.07% 0.00% sleep [kernel.kallsyms] [k] x64_sys_call
0.07% 0.00% sleep [kernel.kallsyms] [k] __x64_sys_execve
0.07% 0.00% sleep [kernel.kallsyms] [k] do_execveat_common.isra.0
0.07% 0.00% sleep [kernel.kallsyms] [k] bprm_execve
0.07% 0.00% sleep [kernel.kallsyms] [k] bprm_execve.part.0
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perf 读取 PMC 统计数据
使用以下命令可以读取系统中的 PMC 统计数据，其中包含了 CPU 使用时钟、CPU Context Switch、CPU Migrations、Page-Faults 等统计信息
# perf stat -a -- sleep 10
Performance counter stats for 'system wide':
40,019.66 msec cpu-clock # 4.000 CPUs utilized
51,242 context-switches # 1.280 K/sec
4,912 cpu-migrations # 122.740 /sec
7,944 page-faults # 198.502 /sec
<not supported> cycles
<not supported> instructions
<not supported> branches
<not supported> branch-misses
10.004545496 seconds time elapsed
|
<not supported> 可能包括以下原因:
- 缺乏硬件支持
- 某些处理器可能不支持所需的硬件性能计数器（如
cycles 或 instructions）
- 这可能出现在虚拟机环境中，尤其是未启用硬件性能监控功能的虚拟机。
- 权限不足
- 性能计数器访问可能需要更高权限，通常是 root 权限
- 内核配置问题
perf 依赖于 Linux 内核的性能监控功能。如果内核未启用某些性能计数器，可能会导致 <not supported>。
- 禁用了特定的事件源
- 某些环境中，特定性能监控功能可能被内核禁用（例如为了安全性）。
参考链接|Bibliography
Systems Performance: Enterprise and the Cloud v2
脚注