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学习和笔记来源：Cache原理简介及cache miss-CSDN博客

学习和笔记来源：Linux perf：掀开性能分析的神秘面纱 - 知乎 (zhihu.com)

学习和笔记来源：perf 性能分析实例——使用perf优化cache利用率_perf cache miss-CSDN博客

 

命令：

perf stat -e cache-misses ./test

perf record -e cache-misses ./test

perf report

perf stat：查看性能统计信息 (perf stat: Viewing Performance Statistics)

perf stat 命令用于收集和显示性能计数器统计信息。它可以针对整个系统或特定进程收集数据，并显示事件的发生次数、占比等信息。

$ perf stat [options] [command]

以下是 perf stat 的一些常用参数：

1. -e 或 --event：指定要收集的事件类型，例如：cache-misses, instructions 等。
2. -p 或 --pid：指定要监视的进程ID。
3. -t 或 --tid：指定要监视的线程ID。
4. -a 或 --all-cpus：监视所有CPU，而不仅仅是当前CPU。
5. -C 或 --cpu：指定要监视的CPU列表。
6. -c 或 --count：设置每个事件的采样周期。
7. -r 或 --repeat：重复运行给定的命令并收集统计信息，指定重复次数。
8. -d 或 --detailed：显示详细的统计信息。
9. -D 或 --delay：设置统计输出之间的延迟时间（以毫秒为单位）。
10. -n 或 --null：仅运行命令，不收集统计信息。
11. -o 或 --output：指定将数据写入的文件。
12. -A 或 --no-aggr：不进行聚合统计，为每个硬件事件单独显示结果。
13. --metric-only：仅显示指定的度量结果，不显示原始硬件事件。
14. --metricgroup：选择度量组。例如，--metricgroup core。
15. --metrics：显示与指定事件相关的度量。
16. --per-socket：按每个 CPU 套接字显示聚合统计。
17. --per-core：按每个物理 CPU 核心显示聚合统计。
18. --per-thread：按每个线程显示聚合统计。
19. --no-merge：不合并不同 PMU (Performance Monitoring Unit) 的结果。

perf record：记录性能数据 (perf record: Recording Performance Data)

perf record 命令用于收集指定事件的性能数据，并将其保存在文件中以便后续分析。默认情况下，数据将保存在名为 perf.data 的文件中。

$ perf record [options] [command]

以下是perf record命令的一些常用参数：

1. -e 或 --event：指定要记录的事件类型，例如cache-misses, instructions等。
2. -p 或 --pid：指定要监控的进程ID。
3. -t 或 --tid：指定要监控的线程ID。
4. -a 或 --all-cpus：监控所有CPU，而不仅仅是当前CPU。
5. -C 或 --cpu：指定要监控的CPU列表。
6. -f 或 --overwrite：以覆盖模式记录事件。
7. -c 或 --count：设置每个事件的采样周期。
8. -r 或 --real-time：设置实时优先级。
9. -o 或 --output：指定要将数据写入的文件。
10. -g 或 --call-graph：指定调用图记录方法，例如dwarf或fp（帧指针）。
11. --switch-events：记录上下文切换事件。
12. --no-buffering：禁用数据缓冲。
13. --dry-run：显示要执行的操作，但不实际执行。

perf report：生成性能报告 (perf report: Generating Performance Reports)

perf report 命令从 perf.data 文件中读取性能数据，并以多种格式展示分析结果。用户可以根据需要自定义报告的输出格式。

$ perf report [options]

以下是 perf report 的一些常用参数：

1. -i 或 --input：指定要读取的输入文件，默认为 perf.data。
2. -F 或 --fields：指定要显示的字段，例如：comm, dso, symbol 等。
3. --sort：指定排序顺序，例如：dso,symbol 或 symbol,dso。
4. --show-total-period：显示每个符号的总周期数。
5. -T 或 --threads：显示线程相关数据。
6. -m 或 --modules：显示模块（共享库）相关数据。
7. -k 或 --vmlinux：指定内核符号表文件（vmlinux）的路径。
8. -f 或 --force：强制解析文件，即使它看起来无效或损坏。
9. -c 或 --comms：指定要显示的命令（进程）列表。
10. --dsos：指定要显示的动态共享对象（DSO）列表。
11. -s 或 --symbols：指定要显示的符号（函数）列表。
12. --percent-limit：仅显示超过指定百分比的项。
13. -P 或 --pretty：指定输出格式，如raw、normal等。
14. --stdio：以文本模式显示报告（而非 TUI 模式）。
15. --tui：以 TUI 模式显示报告（默认方式）。
16. --gtk：以 GTK 模式显示报告。
17. -g 或 --call-graph：显示调用图数据。
18. --no-children：仅显示独立样本，不显示调用子函数的样本。
19. --no-demangle：禁用 C++ 符号解析。
20. --demangle：指定 C++ 符号解析方式，如：no, normal, smart 等。
21. --filter：指定过滤器，如：--filter 'dso(/lib*)'。
22. --max-stack：指定栈帧的最大数量。

CPU性能分析 (CPU Performance Analysis)

perf工具可以分析CPU的使用情况，如缓存命中率、分支预测错误率等。以下是一个使用perf stat分析CPU性能的简单示例：

$ perf stat -e cycles,instructions,cache-references,cache-misses,branches,branch-misses -- ./my_program

此命令将收集指定事件的数据，并在程序运行结束后显示统计信息。

内存性能分析 (Memory Performance Analysis)

使用perf工具，用户可以对内存访问进行深入分析，以确定内存性能瓶颈。以下示例展示了如何使用perf mem命令分析内存性能：

$ perf mem record ./my_program $ perf mem report

这将记录内存访问事件并生成报告，帮助用户发现程序中的内存瓶颈。

IO性能分析 (IO Performance Analysis)

perf可以跟踪与IO相关的事件，如磁盘读写操作。以下示例展示了如何使用perf trace命令分析IO性能：

$ perf trace -e block:block_rq_issue,block:block_rq_complete -- ./my_program

这将跟踪磁盘请求的发出和完成事件，并展示相关信息。

软件性能调优 (Software Performance Tuning)

perf工具可以帮助开发者发现代码中的性能瓶颈，从而进行优化。例如，可以使用perf record和perf report命令对程序进行剖析：

$ perf record -g ./my_program $ perf report

这将记录程序的性能数据，并生成一个包含热点函数和调用图的报告。

系统瓶颈定位 (System Bottleneck Localization)

perf可以辅助系统管理员找出系统资源瓶颈，例如使用perf top命令实时监控耗费CPU资源的函数：

$ perf top

这有助于快速发现系统中的性能问题，并采取相应措施进行优化。

硬件性能评估 (Hardware Performance Evaluation)

perf工具还可以用于评估硬件性能，如处理器、内存等。使用perf bench命令进行内置基准测试，例如测试内存带宽：

$ perf bench mem memcpy

此命令将执行内存拷贝基准测试，并输出性能数据。

通过这些实际应用和案例，perf工具为开发者、系统管理员和硬件工程师提供了强大的性能分析能力，帮助他们优化软件和硬件，提升整体系统性能。