Linux之perf(2)list事件

Author：Onceday Date：2023年9月3日

漫漫長(zhǎng)路，才剛剛開(kāi)始…

全系列文章請(qǐng)查看專欄: Perf性能分析_Once_day的博客-CSDN博客。

參考文檔:

• Tutorial - Perf Wiki (kernel.org)
• perf-list(1) - Linux manual page (man7.org)

1. 概述

perf list用于列出可用的性能事件，這些事件可以用于 perf record 和其他 perf 子命令的性能分析。性能事件包括硬件事件（如 CPU 周期、緩存未命中等）、軟件事件（如上下文切換、頁(yè)面錯(cuò)誤等）和跟蹤點(diǎn)事件（如內(nèi)核函數(shù)調(diào)用、用戶空間應(yīng)用程序的跟蹤等）。

 Usage: perf list [<options>] [hw|sw|cache|tracepoint|pmu|sdt|metric|metricgroup|event_glob]

    -d, --desc            Print extra event descriptions. --no-desc to not print.
    -j, --json            JSON encode events and metrics
    -v, --long-desc       Print longer event descriptions.
        --debug           Enable debugging output
        --deprecated      Print deprecated events.
        --details         Print information on the perf event names and expressions used internally by events.
        --unit <PMU name>
                          Limit PMU or metric printing to the specified PMU.

上面是在linux kernel6.2版本的perf list幫助輸出，perf工具和linux內(nèi)核以及硬件高度綁定，因此不同的內(nèi)核版本，虛擬機(jī)，硬件環(huán)境下，perf list的輸出會(huì)有較大差別。許多性能事件是否可用，需要取決于當(dāng)前硬件和軟件環(huán)境。

perf工具支持一系列可測(cè)量的事件。該工具和底層內(nèi)核接口可以測(cè)量來(lái)自不同來(lái)源的事件。例如，有些事件是純內(nèi)核計(jì)數(shù)器，在這種情況下稱為軟件事件。例如:上下文切換、小故障。

事件的另一個(gè)來(lái)源是處理器本身及其性能監(jiān)控單元(PMU)。它提供了一個(gè)事件列表來(lái)測(cè)量微體系結(jié)構(gòu)事件，如周期數(shù)、指令退役、L1緩存缺失等。這些事件被稱為PMU硬件事件或簡(jiǎn)稱硬件事件。它們因處理器類型和型號(hào)而異。

perf_events接口還提供了一組常用的硬件事件名稱。在每個(gè)處理器上，如果這些事件存在，則將它們映射到CPU提供的實(shí)際事件上，否則無(wú)法使用事件。有些令人困惑的是，這些事件也稱為硬件事件(hardware event)和硬件緩存事件(hardware cache event)。

最后，還有由內(nèi)核ftrace基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)的tracepoint事件。這些僅在2.6.3 3x和更新的內(nèi)核中可用。

PMU硬件事件是特定于CPU的，并由CPU供應(yīng)商記錄。如果鏈接到libpfm4, perf工具庫(kù)會(huì)提供一些事件的簡(jiǎn)短描述。有關(guān)Intel和AMD處理器的PMU硬件事件列表，請(qǐng)參見(jiàn):

• Intel? 64 and IA-32 Architectures Developer’s Manual: Vol. 3B
• BIOS and Kernel Developer’s Guide (BKDG) For AMD Family 10h Processors

perf list列出來(lái)的這些事件就是本機(jī)設(shè)備上受支持性能事件，后面中括號(hào)里面就是具體的事件類型，這些事件可能會(huì)非常多，不同的賬戶權(quán)限執(zhí)行的結(jié)果也會(huì)有些不同。

對(duì)于非root用戶，通常只有上下文切換的PMU事件可用。這通常只是cpu PMU中的事件、預(yù)定義的事件(如周期和指令)以及一些軟件事件。其他pmu和全局測(cè)量通常僅為root可用。一些事件限定符，如“any”，也是root限定符。這可以通過(guò)設(shè)置kernel.perf_event_paranoid為-1來(lái)修改(使用sysctl)，允許非root用戶使用這些事件。為了訪問(wèn)跟蹤點(diǎn)事件，perf需要對(duì)/sys/kernel/debug/tracing具有讀訪問(wèn)權(quán)限，即使perf_event_paranoid處于寬松設(shè)置中也是如此。

1.1 打印指定PMU單元的事件

--unit <PMU name> 選項(xiàng)在使用 perf list 時(shí)用于將事件或指標(biāo)的輸出限制為特定的性能監(jiān)視單元（Performance Monitoring Unit，PMU）。PMU 是處理器的一個(gè)組件，它可以計(jì)數(shù)硬件事件，如執(zhí)行的指令、遭受的緩存未命中或錯(cuò)誤預(yù)測(cè)的分支。它們?yōu)閼?yīng)用程序分析提供了基礎(chǔ)，可以追蹤動(dòng)態(tài)控制流并識(shí)別熱點(diǎn)。

以下是如何使用它的示例：

perf list --unit cpu

此命令將列出 CPU PMU 可用的所有事件或指標(biāo)。PMU 名稱需要事先知道，具體取決于硬件和內(nèi)核的支持。一些常見(jiàn)的 PMU 名稱包括 cpu、cache、bus 和 software。

請(qǐng)記住，根據(jù)您的硬件和內(nèi)核配置，可能并非所有 PMU 都可用。

1.2 事件描述格式

--details會(huì)額外打印符號(hào)事件(cycles, cache-misses等)的內(nèi)部表達(dá)形式，如下:

  cache-misses OR cpu/cache-misses/                  [Kernel PMU event]
        cpu/event=0x64,umask=0x9/
  cpu-cycles OR cpu/cpu-cycles/                      [Kernel PMU event]
        cpu/event=0x76/

事件是用它們的符號(hào)名和可選的單位掩碼和修飾符來(lái)指定的。事件名稱(Event names)、單元掩碼(unit masks)和修飾符(modifiers)不區(qū)分大小寫(xiě)。一般的情況下，可以使用cache-misses這種符號(hào)形式來(lái)代替cpu/event=0x64,umask=0x9/這種格式。

默認(rèn)情況下，事件是在用戶和內(nèi)核級(jí)別度量的:

perf stat -e cycles dd if=/dev/zero of=/dev/null count=100000

若要僅在用戶級(jí)別進(jìn)行度量，則需要傳遞一個(gè)修飾符(u):

perf stat -e cycles:u dd if=/dev/zero of=/dev/null count=100000

要測(cè)量用戶和內(nèi)核(顯式地):

perf stat -e cycles:uk dd if=/dev/zero of=/dev/null count=100000

事件可以通過(guò)附加冒號(hào)和一個(gè)或多個(gè)修飾符來(lái)選擇具有修飾符。修飾符允許用戶限制何時(shí)對(duì)事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。修飾符如下:

p修飾符可用于指定指令地址的精確程度。p修飾符可以被指定多次:

• 0 - SAMPLE_IP可以任意滑動(dòng)
• 1 - SAMPLE_IP必須有恒定的滑動(dòng)
• 2 - SAMPLE_IP要求有O滑塊
• 3 - SAMPLE_IP必須有0滑塊，或者使用隨機(jī)化來(lái)避免樣本副作用效果。

對(duì)于英特爾系統(tǒng)，精確事件采樣是用PEBS實(shí)現(xiàn)的，它支持精確級(jí)別2，在某些特殊情況下支持精確級(jí)別3。

在AMD系統(tǒng)上，它是使用IBS實(shí)現(xiàn)的(最高精確級(jí)別到2)。精確修飾符與事件類型0x76 (cpu-cycles，CPU時(shí)鐘未停止)和0xC1(micro-ops retired)一起工作。

2. 詳細(xì)信息

2.1 perf list性能事件分類

默認(rèn)情況下，perf list列出所有的已知事件。也可以通過(guò)下面的類別來(lái)列出其中某一類事件:

2.2 測(cè)量特定硬件上的PMU事件

本章詳細(xì)內(nèi)容可以參考文檔: perf-list(1) - Linux manual page (man7.org)

即使現(xiàn)在在perf中沒(méi)有符號(hào)形式的事件，也可以用特定于每個(gè)處理器的方式對(duì)其進(jìn)行編碼。

比如對(duì)于X86CPUs，要測(cè)量CPU硬件供應(yīng)商文檔中提供的實(shí)際PMU，可以傳遞十六進(jìn)制參數(shù)代碼:

perf stat -e r1a8 -a sleep 1
perf record -e r1a8 ...

有些處理器，比如AMD的處理器，支持大于一個(gè)字節(jié)的事件代碼和單元掩碼。在這種情況下，與事件配置參數(shù)對(duì)應(yīng)的位可以參考下面命令的結(jié)果:

 cat /sys/bus/event_source/devices/cpu/format/event

比如可能的命令如下:

perf record -e r20000038f -a sleep 1
perf record -e cpu/r20000038f/ ...
perf record -e cpu/r0x20000038f/ ...

有關(guān)于特定硬件上的PMU事件，需要參考處理器的說(shuō)明文檔來(lái)確定使用方法。

在下面的路徑可以查看可用的PMUs和它們的原始參數(shù):

ls /sys/devices/*/format

一些pmu不與核心相關(guān)聯(lián)，而是與整個(gè)CPU socket相關(guān)聯(lián)。這些pmu上的事件通常不能采樣，只能使用perf stat -a進(jìn)行全局計(jì)數(shù)。它們可以綁定到一個(gè)邏輯CPU，但是會(huì)測(cè)量同一個(gè)插槽中的所有CPU。

本例在Intel Xeon系統(tǒng)的socket 0上的第一個(gè)內(nèi)存控制器上每秒測(cè)量?jī)?nèi)存帶寬：

perf stat -C 0 -a uncore_imc_0/cas_count_read/,uncore_imc_0/cas_count_write/ -I 1000 ...

每個(gè)內(nèi)存控制器都有自己的PMU。測(cè)量整個(gè)系統(tǒng)帶寬需要指定所有imc pmu(請(qǐng)參閱perf list output)，并將這些值相加。為了簡(jiǎn)化多個(gè)事件的創(chuàng)建，在PMU名稱中支持前綴和全局匹配，并且在執(zhí)行匹配時(shí)也忽略前綴uncore_。因此，上面的命令可以通過(guò)使用以下語(yǔ)法擴(kuò)展到所有內(nèi)存控制器:

perf stat -C 0 -a imc/cas_count_read/,imc/cas_count_write/ -I 1000 ...
perf stat -C 0 -a *imc*/cas_count_read/,*imc*/cas_count_write/ -I 1000 ...

2.3 參數(shù)化的性能事件

有一些pmu事件列出來(lái)的時(shí)候，其顯示字符中帶有?號(hào)。如下:

hv_gpci/dtbp_ptitc,phys_processor_idx=?/

這意味著當(dāng)作為事件提供時(shí)，?所指示的內(nèi)容必須也可提供。

 perf stat -C 0 -e 'hv_gpci/dtbp_ptitc,phys_processor_idx=0x2/' ...

此外還有可能指定額外的事件修飾符(percore):

perf stat -e cpu/event=0,umask=0x3,percore=1/

上面命令即匯總一個(gè)核心中所有硬件線程的事件計(jì)數(shù)。

2.4 事件組測(cè)量

當(dāng)活動(dòng)事件的數(shù)量超過(guò)硬件性能計(jì)數(shù)器的數(shù)量時(shí)，Perf支持基于時(shí)間的事件復(fù)用。當(dāng)工作負(fù)載更改其執(zhí)行配置文件時(shí)，多路復(fù)用可能導(dǎo)致測(cè)量錯(cuò)誤。

當(dāng)使用來(lái)自事件計(jì)數(shù)的公式計(jì)算度量時(shí)，確保始終將一些事件作為一個(gè)組一起測(cè)量以最小化多路錯(cuò)誤是很有用的。事件組可以使用{}指定。

perf stat -e '{instructions,cycles}' ...

可用性能計(jì)數(shù)器的數(shù)量取決于CPU。一個(gè)組不能包含比可用計(jì)數(shù)器更多的事件。例如，Intel Core cpu通常有四個(gè)通用的核心性能計(jì)數(shù)器，加上三個(gè)固定的instructions、cycles和ref-cycles計(jì)數(shù)器。一些特殊事件對(duì)它們可以調(diào)度的計(jì)數(shù)器有限制，并且可能不支持單個(gè)組中的多個(gè)實(shí)例。當(dāng)組中指定的事件太多時(shí)，其中一些事件將無(wú)法測(cè)量。

全局固定事件可以限制其他組可用的計(jì)數(shù)器數(shù)量。在x86系統(tǒng)上，NMI看門(mén)狗默認(rèn)固定一個(gè)計(jì)數(shù)器。NMI看門(mén)狗可以在root用戶下禁用:

echo 0 > /proc/sys/kernel/nmi_watchdog

來(lái)自多個(gè)不同pmu的事件不能混合在一個(gè)組中，軟件事件除外。

perf還支持使用:S說(shuō)明符進(jìn)行組領(lǐng)導(dǎo)抽樣(group leader sampling)。

perf record -e '{cycles,instructions}:S' ...
perf report --group

通常情況下，所有事件都在一個(gè)事件組樣本中，但是使用:S時(shí)，只有第一個(gè)事件(leader)進(jìn)行采樣，它只讀取組中其他事件的值。然而，在AUX區(qū)域事件(例如Intel PT或CoreSight)的情況下，AUX區(qū)域事件必須是先導(dǎo)事件，因此第二個(gè)事件采樣，而不是第一個(gè)事件。文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-698086.html

到了這里，關(guān)于linux之perf(2)list事件的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！