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linux perf工具使用指导
perf 是 Linux 内核自带的性能分析工具，主要用于分析系统性能瓶颈和程序的性能问题。通过合理使用 perf 工具，可以有效地分析和优化系统性能。
安装 perf
在大多数 Linux 发行版中，perf 工具通常随内核源代码包一起提供。可以通过以下命令安装：
Ubuntu/Debian:
sudo apt-get install linux-tools-$(uname -r)
CentOS/RHEL:
sudo yum install perf
基本用法
perf帮助文档：
]# perf --help用法: perf [--version] [--help] [OPTIONS] COMMAND [ARGS]最常用的 perf 命令有：annotate 读取 perf.data（由 perf record 创建）并显示带注释的代码archive 创建包含在 perf.data 文件中找到的带有 build-id 的目标文件的归档文件bench 基准测试套件的一般框架buildid-cache 管理 build-id 缓存buildid-list 列出 perf.data 文件中的 build-idc2c 共享数据 C2C/HITM 分析器config 获取和设置配置文件中的变量data 数据文件相关处理diff 读取 perf.data 文件并显示差异分析evlist 列出 perf.data 文件中的事件名称ftrace 内核 ftrace 功能的简单封装inject 过滤器，用于在事件流中添加附加信息kallsyms 在正在运行的内核中搜索符号kmem 追踪/测量内核内存属性的工具kvm 追踪/测量 KVM 客户操作系统的工具list 列出所有符号事件类型lock 分析锁事件mem 内存访问分析record 运行一个命令并将其性能数据记录到 perf.data 文件中report 读取 perf.data（由 perf record 创建）并显示分析报告sched 追踪/测量调度器属性（延迟）的工具script 读取 perf.data（由 perf record 创建）并显示跟踪输出stat 运行一个命令并收集性能计数器统计数据test 运行完整性测试timechart 可视化工作负载期间系统总体行为的工具top 系统性能分析工具version 显示 perf 二进制文件的版本probe 定义新的动态跟踪点trace 类似 strace 的工具参见 'perf help COMMAND' 以获取有关特定命令的更多信息。
perf 提供了多种子命令，以下是一些常用的命令：
- 查看 CPU 性能计数器:
perf stat <command>
该命令会运行指定的命令并显示其 CPU 性能统计信息。
- 记录性能数据:
perf record -a
该命令会在系统上收集性能事件，-a 选项表示全局记录（包括所有 CPU）。该命令会在当前路径下生成perf.data
- 分析性能数据:
perf report
该命令会显示 perf record 收集到的数据的分析报告。读取当前路径下的perf.data文件。
- 跟踪特定进程:
perf trace -p <pid>
该命令会实时跟踪指定进程的系统调用。
实际应用场景
- 识别性能瓶颈:
使用 perf stat 监控程序的性能，以识别潜在的瓶颈，如 CPU 使用率、缓存命中率等。
- 函数级别性能分析:
使用 perf record 和 perf report，分析函数执行的耗时，帮助定位慢函数。
- 系统调用跟踪:
使用 perf trace 跟踪特定进程的系统调用，以分析 I/O 性能和系统调用的开销。
示例
- 统计命令执行的性能:
]# perf stat ls
anaconda-ks.cfg keys notation
ca.crt kubeconfig perf.data.old
cirros-0.5.2-x86_64-disk.img kubeconfig.kubemark perf-tests.tar.gz
cosign kubectl-ko pki
create_project_harbor.sh kubesphere pull-image-ceph.sh
download-etcd.sh kubesphere1-conf push-image-ceph.sh
go kubesphere2-1-conf registry2.7.tar
go1.22.4.linux-amd64.tar.gz kubesphere-argoproj.tar rook-ceph
harbor kuboard-spray-resource.tar sockperf-3.8.tar.gz
helm minio test-del.tar
ip_add.txt MrDoc trivy
iperf3-3.1.7-3.el7_9.x86_64.rpm myproject trivy_0.53.0_Linux-64bit.rpm
iperf3-tools.sh netperf-2.7.0.tar.gz trivy-db.tar.gz
k8s1.23.15-kubesphere3.4.1 nginx-ingress-controller.tag.gzPerformance counter stats for 'ls':1.92 msec task-clock # 0.808 CPUs utilized 0 context-switches # 0.000 K/sec 1 cpu-migrations # 0.521 K/sec 261 page-faults # 0.136 M/sec <not supported> cycles <not supported> instructions <not supported> branches <not supported> branch-misses 0.002374917 seconds time elapsed0.000000000 seconds user0.002503000 seconds sys
- 记录整个系统的性能数据:
]# perf record -a -g -- sleep 10
[ perf record: Woken up 26 times to write data ]
[ perf record: Captured and wrote 7.078 MB perf.data (59077 samples) ]
- 分析记录的数据:
[root@harbor ~]# perf reportSamples: 59K of event 'cpu-clock', Event count (approx.): 14769250000 Children Self Command Shared Object Symbol
+ 96.81% 0.00% swapper [kernel.kallsyms] [k] start_cpu
+ 96.81% 0.01% swapper [kernel.kallsyms] [k] cpu_startup_entry
+ 96.65% 0.01% swapper [kernel.kallsyms] [k] arch_cpu_idle
+ 96.64% 0.01% swapper [kernel.kallsyms] [k] default_idle
+ 96.25% 96.25% swapper [kernel.kallsyms] [k] native_safe_halt
+ 69.10% 0.00% swapper [kernel.kallsyms] [k] start_secondary
+ 27.71% 0.00% swapper [kernel.kallsyms] [k] x86_64_start_kernel
+ 27.71% 0.00% swapper [kernel.kallsyms] [k] x86_64_start_reservations
+ 27.71% 0.00% swapper [kernel.kallsyms] [k] start_kernel
+ 27.71% 0.00% swapper [kernel.kallsyms] [k] rest_init0.39% 0.00% swapper [kernel.kallsyms] [k] irq_exit0.39% 0.00% swapper [kernel.kallsyms] [k] do_softirq0.39% 0.00% swapper [kernel.kallsyms] [k] call_softirq0.38% 0.07% swapper [kernel.kallsyms] [k] __do_softirq0.32% 0.00% swapper [kernel.kallsyms] [k] apic_timer_interrupt0.32% 0.00% swapper [kernel.kallsyms] [k] smp_apic_timer_interrupt0.32% 0.00% containerd-shim containerd-shim-runc-v2 [.] 0x000000000046b6c10.28% 0.00% runc [kernel.kallsyms] [k] async_page_fault0.28% 0.00% runc [kernel.kallsyms] [k] do_async_page_fault0.28% 0.00% runc [kernel.kallsyms] [k] trace_do_page_fault0.28% 0.03% runc [kernel.kallsyms] [k] __do_page_fault0.28% 0.00% runc runc [.] runtime.goexit.abi00.26% 0.00% runc runc [.] runtime.main0.25% 0.01% runc [kernel.kallsyms] [k] handle_mm_fault0.23% 0.00% runc [kernel.kallsyms] [k] native_flush_tlb_others0.22% 0.00% containerd-shim containerd-shim-runc-v2 [.] 0x00000000004698ca0.22% 0.21% runc [kernel.kallsyms] [k] smp_call_function_many0.18% 0.00% containerd-shim containerd-shim-runc-v2 [.] 0x000000000087eeeb0.17% 0.00% containerd-shim [kernel.kallsyms] [k] system_call_fastpath0.16% 0.00% runc [kernel.kallsyms] [k] do_wp_page0.16% 0.00% runc [kernel.kallsyms] [k] wp_page_copy.isra.730.16% 0.00% runc:[2:INIT] [kernel.kallsyms] [k] async_page_fault0.16% 0.01% runc:[2:INIT] [kernel.kallsyms] [k] __do_page_fault0.16% 0.00% runc:[2:INIT] [kernel.kallsyms] [k] do_async_page_fault0.16% 0.00% runc:[2:INIT] [kernel.kallsyms] [k] trace_do_page_fault0.15% 0.00% runc [kernel.kallsyms] [k] ptep_clear_flush0.15% 0.00% runc [kernel.kallsyms] [k] flush_tlb_page
其他用法
不同的子命令有更详细的用法，请通过perf COMMAND --help 或者perf help COMMAND查看。
注意事项
- 使用
perf时，某些操作可能需要 root 权限，特别是全局记录和跟踪系统调用。 - 在高负载系统中，
perf可能会对性能产生一定影响，建议在性能测试或故障排查时使用。