1.perf简介

perf是内置于Linux内核源码中的性能剖析工具,它基于事件采样原理,以性能事件为基础,支持针对处理器相关性能指标与操作系统相关性能指标的性能剖析。

perf 的原理是定时在 cpu 上产生一个中断,然后看一下此时正在执行的是哪一个 pid,那个函数,然后进行统计汇总,最后形成一幅 cpu 的采样图。消耗 cpu 越多的函数理论上被采集到的次数以及概率就会越多,那么根据采样得到的比例就能推算出哪里是性能热点,哪里能进行性能优化。

2.perf常用命令

perf list

查看当前软硬件环境、支持的性能事件

perf stat

分析程序的整体性能

perf top

实时显示系统/进程的性能信息

perf record

记录一段时间内系统/进程的性能事件,生成perf.data文件

perf report

读取perf.data文件,并显示分析数据

perf timechart record

将系统的运行状态以SVG图的形式输出

perf script

查看perf数据文件(perf.data)

3.生成火焰图

  (1)拉取生成火焰图的脚本

  # git clone https://github.com/brendangregg/FlameGraph.git

  (2)使用 perf record 命令记录进程的 CPU 使用情况

  # perf record -F 99 -p XXX -g -- sleep 30

-F表示每秒99次;-p指定进程号;-g表示记录调用栈;sleep 30表示记录30s的数据

运行完成后会生成perf.data文本文件。

  (3)生成火焰图

           方法一:这种方法生成火焰图可能会报错,虽然会生成svg图,但是不可用。

使用perf script 工具对 perf.data 进行解析,生成折叠后的调用栈

     # perf script -i perf.data &> perf.unfold




使用 Flame Graph 工具将 perf.unfold 中的符号折叠

  # ./stackcollapse-perf.pl perf.unfold &> perf.folded


生成火焰图

  # ./flamegraph.pl perf.folded > XXX.svg

       方法二:这个一般不会报错

  # perf script | FlameGraph/stackcollapse-perf.pl | FlameGraph/flamegraph.pl > XXX.svg

4.示例

(1)使用 perf record 命令记录进程的 CPU 使用情况

bugreport怎么分析功耗_调用栈

(2)生成svg图(火焰图)

bugreport怎么分析功耗_调用栈_02

(3)下载到本地,使用谷歌浏览器打开svg图。

5.火焰图

5.1 火焰图的含义

bugreport怎么分析功耗_SVG_03

  

y 轴表示调用栈,每一层都是一个函数。调用栈越深,火焰就越高,顶部就是正在执行的函数,下方都是它的父函数。

x 轴表示抽样数,如果一个函数在 x 轴占据的宽度越宽,就表示它被抽到的次数多,即执行的时间长。注意,x 轴不代表时间,而是所有的调用栈合并后,按字母顺序排列的。

火焰图就是看顶层的哪个函数占据的宽度最大。只要有"平顶",就表示该函数可能存在性能问题。

5.1  火焰图示例

   CPU抽样得到了3个调用栈

func_c 
func_b 
func_a 
start_thread 

func_d 
func_a 
start_thread 

func_d 
func_a 
start_thread

start_thread是启动线程,调用了func_a。后者又调用了func_bfunc_d,而func_b又调用了func_c

经过合并处理后,存在两个调用栈,第一个调用栈抽中1次,第二个抽中2次。

start_thread;func_a;func_b;func_c 1 
start_thread;func_a;func_d 2

有了这个调用栈统计,火焰图工具就能生成 SVG 图片.

svg图示例:

最顶层的函数g()占用 CPU 时间最多。d()的宽度最大,但是它直接耗用 CPU 的部分很少。b()c()没有直接消耗 CPU。因此,如果要调查性能问题,首先应该调查g(),其次是i()

另外,从图中可知a()有两个分支b()h(),这表明a()里面可能有一个条件语句,而b()分支消耗的 CPU 大大高于h()

5.2 火焰图的应用

        火焰图是 SVG 图片,可以与用户互动。

 (1)鼠标悬浮

           火焰的每一层都会标注函数名,鼠标悬浮时会显示完整的函数名、抽样抽中的次数、占据总抽样次数的百分比。

  (2)点击放大

           在某一层点击,火焰图会水平放大,该层会占据所有宽度,显示详细信息。

 (3)搜索

          按下 Ctrl + F 会显示一个搜索框,用户可以输入关键词或正则表达式,所有符合条件的函数名会高亮显示