Kcachegrind 和 perf

Kcachegrind

安装命令

sudo apt update
sudo apt install kcachegrind

配合使用的工具

KCachegrind 通常和 Callgrind（Valgrind 的子工具）一起使用

sudo apt install valgrind

采样命令：

valgrind --tool=callgrind ./your_program

打开 kCachegrind:

kcachegrind callgrind.out.12345

从 perf 转换到 KCachegrind 格式

如果使用 perf 而不是 valgrind, 可以用：

perd record -g ./your_program
perf script | c++filt | gprof2dot -f perf | dot -Tpng -o out.png

或者：

perf script | c++filt | perf2calltree

perf2calltree 是一个将 perf 输出转换为 callgrind 格式的脚本。
安装方式：

sudo apt install linux-tools-common linux-tools-generic

或手动安装脚本：

pip install perf2calltree

然后再：

perf script | perf2calltree

这会生成 callgrind.out.perf 文件，可直接在 kcachegrind 打开。

Hotspot

安装命令

sudo add-apt-repository universe
sudo apt update
sudo apt install hotspot

使用方法

1. 用 perf 采集性能数据：

   perf record -g ./your_program
   

   会生成一个 perf.data 文件

2. 打开 Hotspot:

   hotspot perf.data
   

3. 查看不同视图：

   • Summary：各线程 CPU 使用率
   • Bottom-Up / Top-Down：函数热点
   • Flame Graph：火焰图
   • Caller / Callee：调用关系
   • Timeline：多线程时间轴

实用提示

• Hotspot 需要 perf 工具：

  # 和当前内核版本适配的
  sudo apt update
  sudo apt install linux-tools-$(uname -r) linux-cloud-tools-$(uname -r)
  

  # 手动构建
  sudo apt update
  sudo apt install -y \
      build-essential \
      flex bison \
      libelf-dev \
      libdw-dev 
      clang \
      libdebuginfod-dev \
      systemtap-sdt-dev \
      libslang2-dev \
      llvm-dev \
      libbabeltrace-ctf-dev \
      libcapstone-dev \
      libpfm4-dev \
      libtraceevent-dev \
      libelf-dev \
      make \
      gcc \
      flex \
      bison \
      libncurses5-dev \
      python3
  
  git clone --depth=1 https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git
  cd linux/tools/perf
  make -j$(nproc)
  sudo cp perf /usr/local/bin/
  perf --version
  

• 如果上述安装完成后没有 perf 工具，可以使用下面命令安装通用版本

  sudo apt install linux-tools-common linux-tools-generic
  sudo find /usr/lib -type f -name perf
  sudo ln -sf /usr/lib/linux-tools-*/perf /usr/bin/perf
  perf --version
  

• Ubuntu / Kubuntu 24.04 默认把 perf_event_paranoid 设置得很严格（=4）， 只有 root 或拥有 CAP_PERFMON 等特权的用户才能使用。

  sudo vim /etc/sysctl.conf
  # 在文件末尾添加：
  kernel.perf_event_paranoid = 0
  # 保存后执行：
  sudo sysctl -p
  

  ⚙️ 参数级别解释

  值	含义
  -1	允许所有事件（包括 raw 与内核事件）
  0	允许普通用户采样 CPU 事件（推荐）
  1	仅允许用户空间事件
  2	禁止内核 profiling
  3~4	完全禁止非 root 用户使用 perf（Ubuntu 默认）

• 给自己的程序加上调试符号

  编译时带上：

  cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=RelWithDebInfo ..
  # 或者直接
  g++ -O2 -g main.cpp -o main
  

• 安装系统库的调试符号包

  sudo apt install libc6-dbg libstdc++6-dbg
  sudo apt install linux-image-$(uname -r)-dbgsym
  # 如果上述指令找不到 libstdc++6-dbg 可以使用 libstdc++6-dbgsym 代替；Ubuntu 24.04（以及后续版本）默认不再提供 libstdc++6-dbg 这个旧包名。
  release=$(lsb_release -cs)
  
  sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ddebs.list <<EOF
  deb http://ddebs.ubuntu.com ${release} main restricted universe multiverse
  deb http://ddebs.ubuntu.com ${release}-updates main restricted universe multiverse
  deb http://ddebs.ubuntu.com ${release}-security main restricted universe multiverse
  EOF
  
  sudo apt install ubuntu-dbgsym-keyring
  sudo apt update
  sudo apt install libc6-dbg libstdc++6-dbgsym
  sudo apt install linux-image-$(uname -r)-dbgsym
  
  sudo apt install apt-src
  sudo apt-src --build install libglib2.0-0
  
  sudo apt install -y \
    libc6-dbg \
    libstdc++6-dbgsym \
    libgcc-s1-dbgsym \
    libpthread-stubs0-dev \
    libx11-6-dbgsym
   
  sudo apt install apt-src
  sudo apt-src --build install libglib2.0-0
  
  
  

• 如果程序涉及 ROS 或其他第三方包，可以尝试：

  sudo apt install ros-jaxxy-<package>-dbgsym
  

• 确保 perf 能找到符号文件

  perf report --symfs=/
  # 或者显式指定符号搜索路径：
  perf report --symfs /usr/lib/debug
  # 也可以查看某个符号路径：
  perf buildid-list
  

• 如果想在火焰图中完全还原 C++ 名字（防止符号被 C++ mangling 混淆）：

  perf script | c++filt | ./flamegraph.pl > flame.svg
  

使用 perf

1. 设置环境变量（插件符号路径）

   export PERF_BUILDID_DIR=$(pwd)/install/localization/lib/plugins
   

   • 让 perf 能解析插件库 DWARF 符号

2. CMakeList.txt 中增加变量

   set(CMAKE_BUILD_TYPE RelWithDebInfo)  # 或 Debug
   set(CMAKE_CXX_FLAGS_RELWITHDEBINFO "-O2 -g -fno-omit-frame-pointer")
   set(CMAKE_C_FLAGS_RELWITHDEBINFO "-O2 -g -fno-omit-frame-pointer")
   

3. perf record 命令

   perf record -F 99 -g --call-graph dwarf,2048 -e cpu-clock -- ./install/localization/lib/localization/localization_app  /home/gavin/X2Robot/gitlab/turing/install/localization/share/localization/conf/simple_slam.yaml