cache miss perf

perf stat -r 5 -e cache-misses,cache-references,instructions,cycles,L1-dcache-stores,L1-dcache-store-misses   -a

perf record -e cache-misses

 其实一般使用perf stat 从整体看看程序运行时各种统计事件的大概，再针对某些方向深入细节。有些程序慢是因为计算量太大，多数时间都消耗在CPU计算上，这叫做CPU bound型；有些程序慢是因为过多的IO，此种情况CPU利用率并不高，这叫做IO bound型；对于CPU bound程序的调优和IO bound程序的调优是不同的。

 perf stat ./t1

 Performance counter stats for './t1':

        266.995961 task-clock                #    1.000 CPUs utilized          
                 0 context-switches          #    0.000 M/sec                  
                 0 CPU-migrations            #    0.000 M/sec                  
               259 page-faults               #    0.001 M/sec                  
       745,031,432 cycles                    #    2.790 GHz                    
     <not counted> stalled-cycles-frontend 
     <not counted> stalled-cycles-backend  
       553,285,973 instructions              #    0.74  insns per cycle        
       110,589,146 branches                  #  414.198 M/sec                  
            16,657 branch-misses             #    0.02% of all branches        

       0.266944803 seconds time elapsed

上面告诉我们，t1是CPU bound型，因为task-clock为1。
对t1调试应该要找到热点（即最耗时的代码片段），再看看是否能够提高热点代码的效率。缺省情况下，除task-clock之外，perf stat还会给出其他几个常用的统计信息：

• task-clock-msecs：CPU利用率，此值越高说明程序的多数时间花费在CPU计算上而非IO；
• context-switches：进程切换次数，记录程序运行过程中发生了多少次进程切换，频繁的进程切换是应该避免的；
• cache-misses：程序运行过程中总体的cache利用情况，如果该值过高，说明程序的cache利用不好；
• CPU-migrations：表示进程t1运行过程中发生了多少次CPU迁移，即被调度器从一个CPU转移到另外一个CPU上运行；
• cycles：处理器时钟，一条指令可能需要多个cycles；
• instructions:机器指令数目；
• IPC：instructions/cycles的比值，该值越大越好，说明程序充分利用了处理器的特性；
• cache-references：cache命中的次数；
• cache-misses：cache失效的次数；

通过-e选项，可以改变perf stat的缺省事件(perf list查看)，perf stat -h查看帮助信息：

 perf stat -p $pid -d     #进程级别统计
 perf stat -a -d sleep 5  #系统整体统计
 perf stat -p $pid -e 'syscalls:sys_enter' sleep 10  #分析进程调用系统调用的情形
 perf stat -a sleep 5 #收集整个系统的性能计数，持续5秒
 perf stat -C 0  #统计CPU 0的信息

 

perf sched

perf sched专门用于跟踪/测量调度器，包括延时等。

perf sched record ：录制测试过程中的调度事件

perf sched latency：报告线程调度延时和其他调度相关属性

perf sched script：查看执行过程中详细的trace信息

perf sched replay：回放perf sched record录制的执行过程

perf sched map:用字符表示打印上下文切换

执行sudo perf sched record ls后，通过不同方式查看结果。

perf bench

perf bench作为benchmark工具的通用框架，包含sched/mem/numa/futex等子系统，all可以指定所有。

perf bench可用于评估系统sched/mem等特定性能。

perf bench sched：调度器和IPC机制。包含messaging和pipe两个功能。
perf bench mem：内存存取性能。包含memcpy和memset两个功能。
perf bench numa：NUMA架构的调度和内存处理性能。包含mem功能。
perf bench futex：futex压力测试。包含hash/wake/wake-parallel/requeue/lock-pi功能。
perf bench all：所有bench测试的集合

perf bench futex

Futex是一种用户态和内核态混合机制，所以需要两个部分合作完成，linux上提供了sys_futex系统调用，对进程竞争情况下的同步处理提供支持。

所有的futex同步操作都应该从用户空间开始，首先创建一个futex同步变量，也就是位于共享内存的一个整型计数器。

当进程尝试持有锁或者要进入互斥区的时候，对futex执行"down"操作，即原子性的给futex同步变量减1。如果同步变量变为0，则没有竞争发生， 进程照常执行。

如果同步变量是个负数，则意味着有竞争发生，需要调用futex系统调用的futex_wait操作休眠当前进程。

当进程释放锁或 者要离开互斥区的时候，对futex进行"up"操作，即原子性的给futex同步变量加1。如果同步变量由0变成1，则没有竞争发生，进程照常执行。

如果加之前同步变量是负数，则意味着有竞争发生，需要调用futex系统调用的futex_wake操作唤醒一个或者多个等待进程。