1.perf和火焰使用方法
2.Linux 性能调优必备：perf 使用指南
3.Linux系统调试篇——Perf性能分析指南
4.Linux性能分析工具perf和火焰图使用方法
5.Linux性能优化之CPU使用率
6.Linux内核源码分析：Linux内核版本号和源码目录结构

perf和火焰使用方法

       简介

       perf是linux上的性能分析工具，用于统计或采样事件，以分析程序性能。

       安装与编译

       在编译内核时，可能遇到数据类型不匹配导致的warning被当作error的错误，通过在makefile中删除-Werror选项解决。查看一个线上小程序的源码

       使用方法

       使用perf前需了解其命令层级与功能，包括全局概览、全局细节、特定功能分析等。

       perf list

       查看当前系统支持的性能事件。

       perf stat

       分析系统/进程的整体性能概况。

       perf top

       实时查看当前系统进程函数占用率情况。

       perf report

       读取perf record生成的数据文件，并显示分析数据。

       perf annotate

       提供指令级别的record文件定位，显示汇编和源码信息。

       perf record

       记录一段时间内系统/进程的性能时间。

       火焰图

       可视化分析CPU占用情况，便于找到性能瓶颈。

       总结

       使用perf与火焰图，可以高效了解程序性能，指导问题分析与优化。

Linux 性能调优必备：perf 使用指南

       perf 是 Linux 内核源码树内嵌的性能剖析工具。

       它运用事件采样原理，以性能事件为核心，支持对处理器和操作系统性能指标的剖析。通常用于查找性能瓶颈和定位热点代码。

       本文目录包括：

       安装 perf

       在大多数 Linux 发行版中，perf 工具包含在linux-tools 包中。使用包管理器安装，如 Debian 系统上的：

       在 Red Hat/CentOS 系统上：

       基本使用

       列出所有可用的性能事件，包括硬件事件和软件事件。

       使用perf record 记录目标程序的性能数据。

       例如：-g 表示记录调用栈，-a 表示对所有 CPU 进行采样，-F 表示每秒采样 次，sleep 6 是要分析的程序。

       这会生成 perf.data 文件，包含采集的性能数据。

       可以指定要分析的事件类型，如 CPU 时钟周期、缓存命中等。

       支持跟踪点，一种在内核中预定义的事件，用于跟踪系统调用等。

       （常用的）可选参数

       每个参数的使用取决于具体需求。例如，使用-a 参数对整个系统进行性能分析；使用-p 或 -t 分析特定进程或线程；-g 对理解程序的函数调用关系非常重要。

       实际使用中，先使用perf record ./your_program 进行简单性能记录，再尝试添加不同参数。自由复利系统源码

       分析性能数据

       使用perf report 分析记录的数据。

       可以用-i 指定要分析的性能数据。

       这将展示一个交互式报告，可使用键盘导航查看不同视图。

       使用示例

       以下是一个简单的 C++ 程序示例，创建一个 std::vector 并使用 push_back 和 emplace_back 方法添加元素，以比较这两种方法在性能上的差异。

       ComplexObject 类有一个构造函数，接受一个整数参数并存储它。构造函数和析构函数都会输出一条消息，以便看到对象的创建和销毁。创建 万个这样的对象，并比较 push_back 和 emplace_back 的性能。

       要编译和运行这个程序，需要一个支持 C++ 或更高版本的编译器。使用以下命令：

       这将编译程序并运行生成的 vector_test 可执行文件。

       使用 perf 分析程序性能。

       确保有权限运行 perf。

       使用以下命令记录性能数据：

       perf record ./vector_test

       运行结束后，使用perf report 查看性能报告。

       在报告中，可以看到不同函数的调用次数、执行时间等信息。

       进入交互界面后，

       其他功能

       perf 提供了许多其他工具，如 perf stat（显示程序运行时的性能统计信息），perf top（实时显示性能热点），perf annotate（显示源代码级别的性能分析）等。

       使用perf top 查看实时性能数据。

       对特定函数或代码行进行性能分析。

       统计特定事件（如缓存未命中）的发生次数。

       高级用法注意事项可能遇到的问题

       问题1

       根据错误信息，系统上的 perf_event_paranoid 设置为 4，意味着除了具有特定 Linux 能力的进程外，所有用户都无法使用性能监控和可观察性操作。

       要解决这个问题，有几个选项：

       使用以下命令临时更改设置：

       sudo sysctl -w kernel.perf_event_paranoid=-1

       或者，如果你只想允许使用用户空间事件：

       sudo sysctl -w kernel.perf_event_paranoid=0

       请注意，降低 perf_event_paranoid 的值可能会增加系统安全风险。

       问题2

       错误信息表明，由于 /proc/sys/kernel/kptr_restrict 设置的值，内核符号（kallsyms）和模块的地址映射被限制了。

       当你尝试使用perf record 收集性能数据时，如果无法解析内核样本，将无法得到有关内核函数和模块的详细信息。

       为了解决这个问题，你可以采取以下步骤：

       你可以临时更改 kptr_restrict 的值，以允许 perf 工具访问内核指针。

       这将设置 kptr_restrict 为 0，允许所有用户访问内核指针。

       如果你的类网校网源码系统上有 vmlinux 文件，perf 工具可以使用它来解析内核样本。

       确保 vmlinux 文件与当前运行的内核版本相匹配。

       如果 vmlinux 文件不存在或过时，你可能需要更新它。

       降低 kptr_restrict 的值会降低系统的安全性。

Linux系统调试篇——Perf性能分析指南

       Linux系统调试篇——Perf性能分析指南

       Perf是一个强大的性能分析工具，用于监控程序运行时的性能事件，如执行时间、上下文切换和缓存命中率等。通过它，开发人员可以定位程序性能瓶颈，进行优化。安装时，可以使用apt在开发板上安装，或在内核源码目录下编译并传输至设备。

       perf主要分为基础子命令和功能型子命令。基础子命令如perf list用于查看支持的性能事件，而perf stat则能实时采样并展示这些事件。tracepoint event功能强大，可针对内核中特定时刻进行采样，如sched:sched_switch，记录进程调度情况。

       perf record与perf report配合使用，前者记录数据生成perf.data文件，后者解析并展示详细信息。perf script则用于生成perf.unfold文件，供FlameGraph工具生成易于理解的火焰图，展示函数调用耗时情况。

       例如，perf top动态显示采样事件，而perf bench则内置了性能基准测试，如内存和调度方面的测试。要充分利用perf，需要理解性能指标的含义及其影响，这需要深入学习和实践。

Linux性能分析工具perf和火焰图使用方法

       Linux性能分析工具perf，作为一项强大的性能监测工具，它在事件统计和采样方面具有广泛的应用。perf能够追踪CPU、进程ID和运行栈等数据，帮助我们深入剖析程序性能。要有效地使用perf，首先需要了解不同性能事件，如cpu-cycles、cache-misses等，它们能揭示CPU占用高的原因，为优化提供方向。

       perf支持多种工作模式，它的事件分类丰富，可以覆盖CPU、内存、美食点心网站源码IO和网络等方面。安装和配置perf时，可能会遇到与平台兼容性相关的问题，如编译错误，可通过调整编译选项解决。性能分析通常分为全局概况、细节查看和特定功能剖析三个步骤，如使用perf list了解支持的事件，perf bench进行基准测试，perf top实时监控进程性能。

       perf的常用命令包括perf stat进行性能统计，perf report生成分析报告，以及perf record和perf trace用于记录系统行为。perf timechart则用于可视化性能数据。通过对ls命令的性能分析，我们可以看到它执行了多少次系统调用，以及哪些系统调用频率较高。

       perf list是入门必经的环节，用于查看支持的性能指标，比如cpu-clock。对于特定变量，perf report允许用户指定监控事件，如记录ls命令时的CPU时钟占用。事件的精度和属性可以通过perf event进行详细设置。

       perf stat和perf report是性能分析的核心，前者提供整体性能概览，后者则深入到函数级别，帮助我们定位性能瓶颈。perf annotate结合调试信息，能将性能数据与源代码关联起来，便于代码优化。

       perf top实时展示进程性能，如显示占用高速缓存最多的函数，或内核中消耗CPU周期最多的函数。perf bench作为基准测试工具，可以评估系统调度、内存访问等性能。通过实例，我们可以看到如何结合perf进行完整的性能分析，从全局监控到精确定位，再到火焰图的可视化呈现。

       总的来说，perf和火焰图的组合提供了强大的性能分析能力，帮助开发者识别和优化代码中的性能问题，是深入理解程序运行过程的重要工具。

Linux性能优化之CPU使用率

       CPU 使用率是衡量 CPU 工作负载的指标，通过百分比显示。主要命令用于查看此指标包括 top 和 ps。top 呈现所有 CPU 的平均使用率，输入数字1可查看每个核心的使用率。空白行后显示进程实时信息，特产优联 源码每个进程的 %CPU 列表示总使用率，包括用户态和内核态。top 命令不细分。分析单进程使用率时，pidstat 工具适用。使用 pidstat 命令可间隔一秒查看进程的 CPU 使用率。

       输出结果包含多个数据点及平均值。top、ps、pidstat 工具有助于定位 CPU 使用率高的进程。但需分析具体原因和代码。perf 工具适合此任务，它基于性能事件采样分析系统事件、内核性能及应用性能。使用 perf 分析 CPU 性能问题有 perf top 和 perf record & perf report 两种方法。perf top 实时显示 CPU 使用率最高的函数或指令，用于查找热点函数。使用界面显示采样数、事件类型和事件总数。采样数过少影响排序和百分比的参考价值。perf top 输出中，第一行包含采样数、事件类型和事件总数。采样数需注意，过少时排序和百分比无实际意义。perf top 输出从第二行开始，包含四列数据，代表不同的含义。perf record 用于保存数据，后续使用 perf report 解析。实际使用中，通常为 perf top 和 perf record 添加 -g 参数以跟踪调用关系。

       Linux内核源码分析学习资源：访问 ke.qq.com/course/...

       福利加入Linux内核源码分析交流群：点击加入。群内提供了一些个人推荐的优质学习资料，包括书籍和视频，供群成员自由查阅。

       案例中，代码执行过程注入死循环，导致CPU使用率达到%。通过工具分析，找到引起CPU利用率升高的代码段。案例代码生成的可执行文件名为 main。在Ubuntu系统中，执行main程序后，使用top命令查看CPU使用率。CPU2的使用率高达%，同时main进程的CPU使用率也达到%，表明系统CPU使用率升高源于main进程。使用perf命令定位具体导致CPU使用率升高的函数。通过调用关系显示，发现问题在于注入死循环的函数func。使用perf工具分析CPU使用率升高原因，支持命令丰富，通过"perf help"查看所有命令，"perf help COMMAND"查看特定命令的用法。

       生产工作中，可能遇到系统总体CPU使用率高但单个进程CPU使用率低的情况。分析这类问题时，可使用 pstree 和 execsnoop 工具。下文提供了安装pstree和execsnoop工具的步骤。内容转载自/s/EQdBqN3_sOHQafSUOe1k3g。

Linux内核源码分析：Linux内核版本号和源码目录结构

       深入探索Linux内核世界：版本号与源码结构剖析

       Linux内核以其卓越的稳定性和灵活性著称，版本号的精心设计彰显其功能定位。Linux采用xxx.yyy.zzz的格式，其中yy代表驱动和bug修复，zz则是修订次数的递增。主版本号（xx）与次版本号（yy）共同描绘了核心功能的大致轮廓，而修订版（zz）则确保了系统的稳定性与可靠性。

       Linux源码的结构犹如一座精密的城堡，由多个功能强大的模块构成。首先，arch目录下包含针对不同体系结构的代码，比如RISC-V和x的虚拟地址翻译，是内核与硬件之间的重要桥梁。接着，block与drivers的区别在于，前者封装了通用的块设备操作，如读写，而后者则根据特定硬件设备分布在各自的子目录中，如GPIO设备在drivers/gpio。

       为了保证组件来源的可信度和系统安全，certs目录存放认证和签名相关的代码，预先装载了必要的证书。从Linux 2.2版本开始，内核引入动态加载模块机制，fs和net目录下的代码分别支持虚拟文件系统和网络协议，这大大提升了灵活性，但同时也对组件验证提出了更高要求，以防止恶意代码的入侵。

       内核的安全性得到了进一步加强，crypto目录包含了各种加密算法，如AES和DES，它们为硬件驱动提供了性能优化。同时，内核还采用了压缩算法，如LZO和LZ4，以减小映像大小，提升启动速度和内存利用效率。

       文档是理解内核运作的关键，《strong>Documentation目录详尽地记录了模块的功能和规范。此外，include存储内核头文件，init负责初始化过程，IPC负责进程间通信，kernel核心代码涵盖了进程和中断管理，lib提供了通用库函数，而mm则专注于内存管理。网络功能则在net目录下，支持IPv4和TCP/IPv6等协议。

       内核的实用工具和示例代码在scripts和samples目录下，而security则关注安全机制，sound负责音频驱动，tools则存放开发和调试工具，如perf和kconfig。用户内核源码在usr目录，虚拟化支持在virt，而LICENSE目录保证了源码的开放和透明。

       最后，Makefile是编译内核的关键，README文件则包含了版本信息、硬件支持、安装配置指南，以及已知问题、限制和BUG修复等重要细节。这份详尽的指南是新用户快速入门Linux内核的绝佳起点。

       通过深入研究这些目录，开发者和爱好者可以更全面地理解Linux内核的运作机制，从而更好地开发、维护和优化这个强大的操作系统。[原文链接已移除，以保护版权]

linux查看cpu占用率的方法：

       top

       top是最常用的查看系统资源使用情况的工具，包括CPU、内存等等资源。这里主要关注CPU资源。

       1.1 /proc/loadavg

       load average取自/proc/loadavg。

       9. 9. 8. 3/

       前三个数字是1、5、分钟内进程队列中平均进程数，包括正在运行的进程+准备好等待运行的进程。

       第四个数字分子表示正在运行的进程数，分母是进程总数。

       最后一个数字是最近运行的进程ID号。

       其中top取的是/proc/loadavg的前三个数。

       1.2 top使用

       打开top，可以指定更新的周期。

       输入H，打开隐藏的线程；输入1，可以显示单核CPU使用情况。

       top -H -b -d 1 -n > top.txt，每个1秒统计一次，共次，显示线程细节，并保存到top.txt中。

       top采样来源你还依赖于/proc/stat和/proc//stat两个，这两个的详细介绍参考：/proc/stat和/proc//stat。

       其中CPU信息对应的含义如下：

       us是user的意思，统计nice小于等于0的用户空间进程，也即优先级为~。 ni是nice的意思，统计nice大于0的用户空间进程，也即优先级为~。 sys是system的意思，统计内核态运行时间，不包括中断。 id是idle的意思，几系统处于空闲态。 wa是iowait的意思，统计io等待时间。 hi是hardware interrupt，统计硬件中断时间。 si是software interrupt，统计软中断时间。 最后的st是steal的意思。

       perf

       通过sudo perf top -s comm，可以查看当前系统运行进程占比。

       这里不像top一样区分idle、system、user，这里的占比是各个进程在总运行时间里面占比。

       通过sudo perf record记录采样信息，然后通过sudo perf report -s comm。

       sar、ksar

       sar是System Activity Report的意思，可以用于实时观察当前系统活动，也可以生成历史记录的报告。

       要使用sar需要安装sudo apt install sysstat，然后对sysstat进行配置。

       sar用于记录统计信息，ksar用于将记录的信息图形化输出。

       ksar下载地址在： github.com/vlsi/ksar/re...

       sudo gedit /etc/default/sysstat--------------------------------将 ENABLED=“false“ 改为ENABLED=“true“。 sudo gedit /etc/cron.d/sysstat--------------------------------修改sar的周期等配置。 sudo /etc/init.d/sysstat restart--------------------------------重启sar服务 /var/log/sysstat/--------------------------------------------------sar log存放目录

       使用sar记录开机到目前的统计信息到文件sar.txt。

       LC_ALL=C sar -A > sar.txt

       PS：这里直接使用sar -A，在ksar中无法正常显示。

       如下执行java -jar ksar.jar，然后Data->Load from text file...选择保存的sar.txt文件。

       得到如下的图表。

       还可以通过sar记录一段时间的信息，指定采样周期和采样次数。

       这些命令前加上LC_ALL=C之后保存到文件中，都可以在ksar中图形化显示。

       collectl、colplot

       collectl是一款非常优秀并且有着丰富的命令行功能的实用程序，你可以用它来采集描述当前系统状态的性能数据。

       不同于大多数其它的系统监控工具，collectl 并非仅局限于有限的系统度量，相反，它可以收集许多不同类型系统资源的相关信息，如 cpu 、disk、memory 、network 、sockets 、 tcp 、inodes 、infiniband 、 lustre 、memory、nfs、processes、quadrics、slabs和buddyinfo等。

       同时collectl还可以替代常用工具，比如top、vmstat、ps、iotop等。

       安装collectl：

       sudo apt-get install collectl

       collectl的使用很简单，默认collectl显示cpu、磁盘、网络信息。

       collectl还可以显示更多的子系统信息，如果选项存在对应的大写选项，大写选项表示更细节的设备统计信息。

       b – buddy info (内存碎片) c – 所有CPU的合一统计信息；C - 单个CPU的统计信息。 d – 整个文件系统Disk合一统计信息；C - 单个磁盘的统计信息。 f – NFS V3 Data i – Inode and File System j – 显示每个CPU的Interrupts触发情况；J - 显示每个中断详细触发情况。 l – Lustre m – 显示整个系统Memory使用情况；M - 按node显示内存使用情况。 n – 显示整个系统的Networks使用情况；N - 分网卡显示网络使用情况。 s – Sockets t – TCP x – Interconnect y – 对系统所有Slabs (系统对象缓存)使用统计信息；Y - 每个slab使用的详细信息。

       collectl --all显示所有子系统的统计信息，包括cpu、终端、内存、磁盘、网络、TCP、socket、文件系统、NFS。

       collectl --top可以代替top命令：

       collectl --vmstat可以代替vmstat命令：

       collectl -c1 -sZ -i:1可以代替ps命令。

       collectl和一些处理分析数据工具(比如colmux、colgui、colplot)结合能提供可视化图形。

       colplot是collectl工具集的一部分，其将collectl收集的数据在浏览器中图形化展示。

       colplot的介绍 在此，相关源码可以再 collectl-utils下载。

       解压下载的colplot之后，sudo ./INSTALL安装colplot。

       安装之后重启apache服务：

       suod systemctl reload apache2 sudo systemctl restart apache2

       在浏览器中输入 .0.0.1/colplot/，即可使用colplot。

       通过Change Dir选择存放经过collectl -P保存的数据，然后设置Plot细节、显示那些子系统、plot大小等等。

       最后Generate Plot查看结果。

如何使用perf top探究性能

       perf top是Linux内核内置的强大性能分析工具，基于事件采样，帮助开发者定位性能瓶颈和热点代码。Linux 2.6版本以后，它几乎涵盖了所有性能相关事件，常见用途是识别占用CPU最多的函数或指令，用于性能问题的诊断。

       实战部分，perf top显示内核模块native_write_msr消耗大量CPU，占3.%。结合perf record和report的定时采集，加上-g参数，可以追踪调用链，便于深入分析。例如，我们用Nginx和PHP测试，发现.的请求量下，php-fpm进程的CPU使用率异常，尤其sqrt和add_function函数可能是问题所在。

       通过分析源码，发现特定测试代码导致性能下降。移除后，请求量提升至.，证明了性能瓶颈的确在这些函数。总结来说，当遇到CPU使用率升高的情况，先通过top和pidstat等工具定位来源，再利用perf top等工具深入到函数级别进行排查。

       perf top是性能诊断的强大助手，帮助我们精细化定位问题。敬请关注下期内容《带着dd去探索Linux磁盘IO》。