深入剖析 Linux 性能分析工具 perf

概述

perf 是 Linux 系统中一款功能强大的性能分析工具，可用于系统、应用程序以及内核的性能调优和分析。它通过收集硬件性能计数器数据、跟踪系统事件和采样程序调用栈等方式，提供详细的性能统计信息，帮助开发者精准定位性能瓶颈，进而优化代码和系统性能。

安装

不同 Linux 发行版的安装方法略有差异：

• CentOS/RHEL 系统：

  <code class="bash">  sudo yum install perf</code>

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• Fedora 系统：

  <code class="bash">  sudo dnf install perf</code>

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• Ubuntu 系统：

  <code class="bash">  sudo apt install linux-tools-common linux-tools-$(uname -r)</code>

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核心子命令

以下列举 perf 工具的常用子命令及其功能：

1. perf stat

用于收集和显示性能计数器统计信息，主要用于评估进程或命令的整体性能指标，例如指令数、缓存命中率、分支预测错误率等。

<code class="bash"># 示例：统计程序运行时的硬件事件
perf stat ./your_program</code>

2. perf record

用于采集程序运行期间的硬件性能计数器数据、事件和调用栈信息，并将这些数据保存到文件中，以便后续分析。

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<code class="bash"># 示例：记录程序运行时的性能事件
perf record -g ./your_program</code>

3. perf report

用于分析 perf record 收集的性能采样数据，生成性能分析报告，其中包含调用栈信息、函数耗时和性能热点等关键信息。

<code class="bash"># 示例：分析记录的性能事件
perf report</code>

4. perf top

用于实时监控进程的性能指标，并显示当前的性能热点，例如 CPU 使用情况、函数执行次数和事件计数等。

<code class="bash"># 示例：实时显示系统中 CPU 占用率最高的函数
perf top</code>

5. perf annotate

以源代码的形式显示采样数据和调用栈信息，并标注每行源代码的性能指标。

<code class="bash"># 示例：对特定函数进行详细的性能分析
perf annotate function_name</code>

6. perf diff

用于比较和分析两个不同版本程序的性能差异。

<code class="bash"># 示例：对比两个 perf 数据文件
perf diff ./perf.data1 ./perf.data2</code>

7. perf probe

用于动态添加和移除性能探针，以收集特定代码路径的性能数据。

<code class="bash"># 示例：添加探针
perf probe function_name</code>

应用场景

perf 工具广泛应用于各种性能分析场景，包括：

• CPU 性能分析： 分析 CPU 的调用路径，例如缓存命中率、分支预测错误率等。
• 内存性能分析： 跟踪内存分配和访问，例如缓存未命中和内存泄漏。
• I/O 性能分析： 监控磁盘 I/O 操作，识别 I/O 瓶颈。
• 系统瓶颈定位： 实时监控系统资源使用情况，找出资源占用最多的进程。

使用注意事项

1. 使用 perf 前，请确保内核支持 perf_event 子系统，并在编译内核时启用 CONFIG_PERF_EVENTS 选项。
2. perf 可能需要 root 权限才能完全发挥功能，建议使用 sudo 运行相关命令。
3. 分析结果可能受到 CPU 频率调整、超线程等因素的影响，请注意这些因素对结果的影响。

相关资源

1. Linux 性能分析工具 perf 使用指南
2. 深入理解 Linux 性能分析工具：perf
3. Linux 性能剖析工具—perf
4. Linux 性能可观察性工具

以上就是Linux进程性能分析：perf工具详解的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！