对` `perf record`的输出运行` `perf stat`？

Question

使用perf (the Linux profiler) (v4.15.18)，我可以运行perf stat $COMMAND来获取该命令的一些简单统计信息。如果我运行perf record，它会将大量数据保存到perf.data文件中。

Answer 1

perf stat在计数模式下使用hardware performance monitoring unit，而带有perf.data文件的perf record/perf report在溢出模式下使用相同的单位。在这两种模式下，hardware performance counters都配置了控制寄存器，以获得某种类型的性能事件(例如，cpu周期或执行的指令)，并且计数器将在每个事件上递增。

在计数模式下，perf stat将在程序开始时将计数器配置为零，并在程序退出时读取最终计数器值(实际计数可能被分成几个具有相同结果的段-完整运行的单个值)。

在分析模式下(sampling profiling perf record将计数器配置为某个负值，例如将安装-100000和溢出处理程序)(实际值将自动调整为某个频率)。每发生100000个事件，计数器就会溢出为零并产生一个中断。perf_events中断处理程序会将“采样”(当前时间、pid、指令指针，可选的-g中的调用堆栈)记录到环形缓冲区中，该缓冲区将保存到perf.data中。此处理程序还会再次将计数器重置为-100000。因此，经过足够长的运行时间后，将有成千上万的样本存储在perf.data中，这些样本可以用来生成程序的统计配置文件(程序中哪些部分运行得更频繁)。

perf stat显示了什么？在x86_64 cpu的默认模式下:程序运行时间(任务时钟和已用时间)，3个软件事件(上下文切换、cpu迁移、页面故障)，4个硬件计数器:周期、指令、分支、分支未命中：

$ echo '3^123456%3' | perf stat bc
0
 Performance counter stats for 'bc':
        325.604672      task-clock (msec)         #    0.998 CPUs utilized          
                 0      context-switches          #    0.000 K/sec                  
                 0      cpu-migrations            #    0.000 K/sec                  
               181      page-faults               #    0.556 K/sec                  
       828,234,675      cycles                    #    2.544 GHz                    
     1,840,146,399      instructions              #    2.22  insn per cycle         
       348,965,282      branches                  # 1071.745 M/sec                  
        15,385,371      branch-misses             #    4.41% of all branches        
       0.326152702 seconds time elapsed

记录perf record的内容是什么？在单个唤醒事件(环形缓冲区溢出)中，它将1246个样本保存到perf.data中，并使用默认hw事件(周期)

$ echo '3^123456%3' | perf record bc
[ perf record: Woken up 1 times to write data ]
[ perf record: Captured and wrote 0.049 MB perf.data (1293 samples) ]

使用perf report --header|less、perf script和perf script -D，您可以查看perf.data内容：

$ perf report --header |grep event
# event : name = cycles:uppp, , size = 112, { sample_period, sample_freq } = 4000, sample_type = IP|TID|TIME|PERIOD ...
# Samples: 1K of event 'cycles:uppp'
$ perf script 2>/dev/null |grep cycles|wc -l 
1293

perf.data内部有一些时间戳和一些用于程序启动和退出(perf script -D |egrep exec\|EXIT)的附加事件，但是默认perf.data中没有足够的信息来完全重建perf stat输出。运行时间仅记录为启动和退出的时间戳，并且对于每个事件样本，不记录软件事件，仅使用单个硬件事件(周期；无指令、分支、分支未命中)。可以近似使用硬件计数器，但它不准确(实际周期约为820-825mln)：

$ perf report --header |grep Event
# Event count (approx.): 836622729

使用perf.data的非默认记录，可以估计更多事件：

$ echo '3^123456%3' | perf record -e cycles,instructions,branches,branch-misses bc
[ perf record: Captured and wrote 0.238 MB perf.data (5164 samples) ]
$ perf report --header |egrep Event\|Samples
# Samples: 1K of event 'cycles'
# Event count (approx.): 834809036
# Samples: 1K of event 'instructions'
# Event count (approx.): 1834083643
# Samples: 1K of event 'branches'
# Event count (approx.): 347750459
# Samples: 1K of event 'branch-misses'
# Event count (approx.): 15382047

因此，您可以估计，但您可以要求perf report打印带有事件计数估计的头文件。您还可以尝试解析perf script/perf script -D中的时间戳。

Answer 2

perf stat需要应用程序。您可以使用perf脚本来运行聚合和汇总跟踪数据的预封装脚本。可以使用以下命令列出可能的脚本。

性能脚本-l

除了有限数量的预装脚本外，您还可以使用python或perl定义自定义的perf.data处理脚本。

详情请参见perf script、perf script in python和perf script in perl。