深入剖析 Linux 性能分析工具 perf
概述
perf 是 Linux 系统中一款功能强大的性能分析工具，可用于系统、应用程序以及内核的性能调优和分析。它通过收集硬件性能计数器数据、跟踪系统事件和采样程序调用栈等方式，提供详细的性能统计信息，帮助开发者精准定位性能瓶颈，进而优化代码和系统性能。
安装
不同 Linux 发行版的安装方法略有差异：
CentOS/RHEL 系统：
sudo yum install perf
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Fedora 系统：
sudo dnf install perf
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Ubuntu 系统：
sudo apt install linux-tools-common linux-tools-$(uname -r)
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核心子命令
以下列举 perf 工具的常用子命令及其功能：
1. perf stat
用于收集和显示性能计数器统计信息，主要用于评估进程或命令的整体性能指标，例如指令数、缓存命中率、分支预测错误率等。
# 示例：统计程序运行时的硬件事件perf stat ./your_program
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2. perf record
用于采集程序运行期间的硬件性能计数器数据、事件和调用栈信息，并将这些数据保存到文件中，以便后续分析。
# 示例：记录程序运行时的性能事件perf record -g ./your_program
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3. perf report
用于分析 perf record 收集的性能采样数据，生成性能分析报告，其中包含调用栈信息、函数耗时和性能热点等关键信息。
# 示例：分析记录的性能事件perf report
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4. perf top
用于实时监控进程的性能指标，并显示当前的性能热点，例如 CPU 使用情况、函数执行次数和事件计数等。
# 示例：实时显示系统中 CPU 占用率最高的函数perf top
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5. perf annotate
以源代码的形式显示采样数据和调用栈信息，并标注每行源代码的性能指标。
# 示例：对特定函数进行详细的性能分析perf annotate function_name
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6. perf diff
用于比较和分析两个不同版本程序的性能差异。
# 示例：对比两个 perf 数据文件perf diff ./perf.data1 ./perf.data2
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7. perf probe
用于动态添加和移除性能探针，以收集特定代码路径的性能数据。
# 示例：添加探针perf probe function_name
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应用场景
perf 工具广泛应用于各种性能分析场景，包括：
CPU 性能分析： 分析 CPU 的调用路径，例如缓存命中率、分支预测错误率等。内存性能分析： 跟踪内存分配和访问，例如缓存未命中和内存泄漏。I/O 性能分析： 监控磁盘 I/O 操作，识别 I/O 瓶颈。系统瓶颈定位： 实时监控系统资源使用情况，找出资源占用最多的进程。
使用注意事项
使用 perf 前，请确保内核支持 perf_event 子系统，并在编译内核时启用 CONFIG_PERF_EVENTS 选项。perf 可能需要 root 权限才能完全发挥功能，建议使用 sudo 运行相关命令。分析结果可能受到 CPU 频率调整、超线程等因素的影响，请注意这些因素对结果的影响。
相关资源
Linux 性能分析工具 perf 使用指南深入理解 Linux 性能分析工具：perfLinux 性能剖析工具—perfLinux 性能可观察性工具
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