• 一、perf list命令
• 二、perf record/report命令
• 三、perf stat命令
• 四、perf top命令
• 五、火焰图

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perf 可以在 CPU Usage 增高的节点上找到具体的引起 CPU 增高的函数，然后我们就可以有针对性地聚焦到那个函数做分析。

一、perf list命令

Perf 这个工具最早是 Linux 内核著名开发者 Ingo Molnar 开发的，它的源代码在内核源码 tools 目录下。

使用 perf 之前，我们可以先运行一下 perf list 这个命令，然后就会看到 perf 列出了大量的 event，比如下面这个例子就列出了常用的 event。

从这里我们可以了解到 event 都有哪些类型， perf list 列出的每个 event 后面都有一个"[]"，里面写了这个 event 属于什么类型，比如"Hardware event"、"Software event"等。完整的 event 类型，我们在内核代码枚举结构 perf_type_id 里可以看到。

三个主要的 event，它们分别是

• Hardware event：由PMU产生的事件，如L1缓存命中等。
• Software event：由内核产生的事件，如进程切换等。
• Tracepoints event：由内核静态跟踪点所触发的事件。

二、perf record/report命令

perf record命令可以用来采集数据，并且把数据写入数据文件中，随后可以通过perf report命令对数据文件进行分析。 perf record命令有不少的选项，常用的选项如下：

e：选择一个事件，可以是硬件事件也可以是软件事件 -a：全系统范围的数据采集 -p：指定一个进程的ID来采集特定进程的数据 -o：指定要写入采集数据的数据文件 -g：使能函数调用图功能 -C：只采集某个CPU的数据

使用案例：

perf record -a -g -- sleep 60

perf report命令用来解析perf record产生的数据，并给出分析结果，perf report命令常见的选项如表：

• -i：导入的数据文件名称，默认为perf.data
• -g：生成函数调用关系图
• --sort：分类统计信息，如PID、COMM、CPU等

例子如下：

三、perf stat命令

当我们接到一个性能优化任务时，最好采用自顶向下的策略。先整体看看该程序运行时各种统计事件的汇总数据，再针对某些方向深入处理细节，而不要立即深入处理琐碎的细节，这样可能会一叶障目。

有些程序运行得慢是因为计算量太大，其多数时间在使用CPU进行计算，这类程序叫作CPU-Bound型；而有些程序运行得慢是因为过多的I/O，这时其CPU利用率应该不高，这类程序叫作I/O-Bound型。对CPU-Bound型程序的调优和I/O-Bound型的调优是不同的。

perf stat命令是一个通过概括、精简的方式提供被调试程序运行的整体情况和汇总数据的工具。perf stat命令的选项如下所示。

-a：显示所有CPU上的统计信息 -c：显示指定CPU上的统计信息 -e：指定要显示的事件 -p：指定要显示的进程的ID

上述参数的描述如下:

• task-clock：任务真正占用的处理器时间，单位为毫秒。
• context-switches：上下文的切换次数。
• CPU-migrations：程序在运行过程中发生的处理器迁移次数。
• page-faults：缺页异常的次数。
• cycles：消耗的处理器周期数。
• instructions：表示执行了多少条指令。IPC平均为每个CPU时钟周期执行了多少条指令。
• branches：遇到的分支指令数。
• branch-misses：预测错误的分支指令数。

四、perf top命令

当你有一个明确的优化目标或者对象时，可以使用 perf stat 命令。但有些时候系统性能会无端下降。此时需要一个类似于top 的命令，以列出所有值得怀疑的进程，从中快速定位问题和缩小范围。

perf top命令类似于Linux系统中的top命令，可以实时分析系统的性能瓶颈。perf top命令常见的选项如下所示：

• -e：指定要分析的性能事件
• -p：仅分析目标进程
• -k：指定带符号表信息的内核映像路径
• -K：不显示内核或者内核模块的符号
• -U：不显示属于用户态程序的符号
• -g：显示函数调用关系图

例如：

五、火焰图

终端执行如下：

# perf record -a -g -- sleep 60
# perf script > out.perf

ubuntu进行生成火焰图

# git clone --depth 1 https://github.com/brendangregg/FlameGraph.git
# FlameGraph/stackcollapse-perf.pl out.perf > out.folded
# FlameGraph/flamegraph.pl out.folded > out.sv