如何使用Linux Perf查看函数性能？ (linux perf查看函数)
Linux Perf是一个功能强大的性能分析工具，可用于检查Linux系统中函数的性能。它可以帮助程序员找出正在运行的程序或代码的瓶颈，并提供实时和历史数据来指导和优化应用程序的性能。本文将介绍如何使用Linux Perf来检查函数的性能。
1. 安装Perf
在使用Perf之前，首先需要安装它。Perf已经包含在Linux内核的源代码中，所以可以直接使用命令行安装：
“`
sudo apt-get update
sudo apt-get install linux-tools-common linux-tools-generic linux-tools-$(uname -r)
“`
安装完之后，您可以开始使用Perf工具来检查函数的性能。
2. 使用Perf进行函数性能分析
在了解如何使用Perf之前，首先需要了解Perf可以监视哪些相关的性能瓶颈。以下是Perf支持的功能：
CPU事件，例如硬件性能计数器和CPU clock等。
软件事件，例如CPU周期和指令等。
监视事件周期性和时间段性。
打印调用堆栈和栈跟踪等。
制作和记录跟踪点，可以用于可视化。
了解这些功能之后，您可以编写一些代码来测试Perf。以下是一些使用Perf进行性能分析的示例：
$ perf stat -e cycles,instructions -p PID
这个命令将检查进程ID为PID的运行时间（在周期和指令方面）。
要收集采样，可以使用以下命令：
$ perf record ./a.out
这将收集程序a.out的采样，并将结果存储在perf.data文件中。
要打印收集的跟踪数据，可以使用以下命令：
$ perf report
或者，您可以使用以下命令：
$ perf report -n –stdio
这将输出统计数据，以帮助您查找性能瓶颈。
要检查特定函数的性能，可以使用以下命令：
$ perf record -e cycles,instructions -g ./a.out
这将收集采样数据和调用链（即函数调用）。
在此之后，您可以使用以下命令查看输出：
$ perf report -g
这将提供有关在函数中花费的时间和总调用次数等信息。
：
现在，您了解了如何在Linux上使用Perf分析函数的性能。使用这些命令，您可以比以往更加精确地了解代码的运行情况，并找到可能影响程序性能的问题。如果您进行更详细的分析，可以使用多种选项进行更深入的探索。
相关问题拓展阅读：
cpu指标含义解释
CPU使用率
Linux 通过 /proc 虚拟文件系统，向用户空间提供了系统内部状态的信息，而 /proc/stat 提供的就是系统的 CPU 和任务统计信息
proc – process information pseudo-file system
查蚂判询 man proc
关键指标常用参数
user（通常缩写为 us），代表用户态 CPU 时间。注意，它不包括下面的 nice 时间，但包括了 guest 时间。
nice（通常缩写为 ni），代表低优先级用户态 CPU 时间，也就是进程的 nice 值被调整为 1-19 之间时的 CPU 时间。这里注意，nice 可取值范围是 -20 到 19，数值越大，优先级反而越低。
system（通常缩写为 sys），代表内核态 CPU 时间。
idle（通常缩写为 id），代表空闲时间。注意，它不包括等待 I/O 的时间（iowait）。
iowait（通常缩写为 wa），代表等待 I/O 的 CPU 时间。
irq（通常缩写为 hi），代表处理硬中断的 CPU 时间。
softirq（通常缩写为 si），代表处理软中断的 CPU 时间。
steal（通常缩写为 st），代表当系统运行在虚拟机中的时候，被其他虚拟机占用的 CPU 时间。
guest（通常缩写为 guest），代表通过虚拟化运行其他操作系统的时间，也就是运行虚拟机的 CPU 时间。
guest_nice（通常缩写为 gnice），代表以低优先级运行虚拟机的时间
工具使用
top
# top
top – 15:16:08 up 4 days, 3:12, 1 user, load average: 3.77, 2.88, 2.52
Tasks: 255 total, 1 running, 254 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
%Cpu0 : 99.7 us, 0.3 sy, 0.0 ni, 0.0 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
%Cpu1 : 42.3 us, 4.8 sy, 0.0 ni, 50.2 id, 0.7 wa, 0.0 hi, 2.0 si, 0.0 st
KiB Mem :total,free,used,buff/cache
KiB Swap:total,free,used.avail Mem
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
rootS 93.7 0.0 832:50.08 kswapd0
rootS 64.2 0.3 25:58.04 t
rootS 6.6 2.1 317:33.63 kubelet
rootR 0.3 0.0 0:00.53 top
// top 默认显示的是所有 CPU 的平均值，这个时候你只需要按下数字 1 ，就可以切换到每个 CPU 的使用率了。
S 列（也就是启伏 Status 列）表示进程的状态
进程的状态主要有以下几个：
R 是 Running 或 Runnable 的缩写，表示进程在 CPU 的就绪队列中，正在运行或者正在等待运行。
D 是 Disk Sleep 的缩写，也就是不可中断状态睡眠（Uninterruptible Sleep），一般表示进程正在跟硬件交互，并且交互过程不允许被其他进程或中断打断。
Z 是 Zombie 的缩写，它表示僵尸闷旁改进程，也就是进程实际上已经结束了，但是父进程还没有回收它的资源（比如进程的描述符、PID 等）。
S 是 Interruptible Sleep 的缩写，也就是可中断状态睡眠，表示进程因为等待某个事件而被系统挂起。当进程等待的事件发生时，它会被唤醒并进入 R 状态。
I 是 Idle 的缩写，也就是空闲状态，用在不可中断睡眠的内核线程上。前面说了，硬件交互导致的不可中断进程用 D 表示，但对某些内核线程来说，它们有可能实际上并没有任何负载，用 Idle 正是为了区分这种情况。要注意，D 状态的进程会导致平均负载升高， I 状态的进程却不会。
pidstat
用户态 CPU 使用率 （%usr）；
内核态 CPU 使用率（%system）；
运行虚拟机 CPU 使用率（%guest）；
等待 CPU 使用率（%wait）；
总的 CPU 使用率（%CPU）。
# pidstat 1 5
Linux 3.10.0-1062.4.1.el7.x86_64 (instance-010oj085)/06/2023 _x86_64_ (2 CPU)
03:23:11 PM UIDPID %usr %system %guest %CPU CPU Command
03:23:12 PM….kube-controller
03:23:12 PM….etcd
03:23:12 PM….pidstat
03:23:12 PM….hosteye
03:23:12 PM….kubelet
03:23:12 PM….kube-apiserver
03:23:12 PM….kswapd0
perf
perf 是 Linux 2.6.31 以后内置的性能分析工具。它以性能事件采样为基础，不仅可以分析系统的各种事件和内核性能，还可以用来分析指定应用程序的性能问题。可以查找热点函数。
# perf top
Samples: 75K of event ‘cycles’, 4000 Hz, Event count (approx.):lost: 0/0 drop: 0/0
Overhead Shared Object Symbol
1.57% kswapd 0xc
1.10% perf-3482.map 0x00007fdbbf621e8c
0.68% t 0xf147
0.61% kswapd 0xc8647
0.60% perf-3482.map 0x00007fdbbf621eb5
输出结果中，之一行包含三个数据，分别是采样数（Samples）、事件类型（event）和事件总数量（Event count）。
之一列 Overhead ，是该符号的性能事件在所有采样中的比例，用百分比来表示。
第二列 Shared ，是该函数或指令所在的动态共享对象（Dynamic Shared Object），如内核、进程名、动态链接库名、内核模块名等。
第三列 Object ，是动态共享对象的类型。比如 表示用户空间的可执行程序、或者动态链接库，而 则表示内核空间。
最后一列 Symbol 是符号名，也就是函数名。当函数名未知时，用十六进制的地址来表示。
dstat
dstat可以让你实时地看到所有系统资源，例如，你能够通过统计IDE控制器当前状态来比较磁盘利用率，或者直接通过网络带宽数值来比较磁盘的吞吐率（在相同的时间间隔内）
# dstat
You did not select any stats, using -cdngy by default.
—-total-cpu-usage—- -dsk/total- -net/total- —paging– —system–
usr sys idl wai hiq siq| read writ| recv send| in out | int csw
|4910B 470k|||
|k| 394k 267k||
|k| 362k 230k||
|B| 287k 196k||
|k| 360k 235k||
默认输出信息：
CPU状态：CPU的使用率。这项报告更有趣的部分是显示了用户，系统和空闲部分，这更好地分析了CPU当前的使用状况。如果你看到”wait”一栏中，CPU的状态是一个高使用率值，那说明系统存在一些其它问题。当CPU的状态处在”waits”时，那是因为它正在等待I/O设备（例如内存，磁盘或者网络）的响应而且还没有收到。
磁盘统计：磁盘的读写操作，这一栏显示磁盘的读、写总数。
网络统计：网络设备发送和接受的数据，这一栏显示的网络收、发数据总数。
分页统计：系统的分页活动。分页指的是一种内存管理技术用于查找系统场景，一个较大的分页表明系统正在使用大量的交换空间，或者说内存非常分散，大多数情况下你都希望看到page in（换入）和page out（换出）的值是0 0。
系统统计：这一项显示的是中断（int）和上下文切换（csw）。这项统计仅在有比较基线时才有意义。这一栏中较高的统计值通常表示大量的进程造成拥塞，需要对CPU进行关注。你的服务器一般情况下都会运行运行一些程序，所以这项总是显示一些数值
pstree
// 指定 pid 查找父进程
# pstree -aps 18035
systemd,1 –switched-root –system –deserialize 22
`-sshd,2504 -D
`-sshd,16674
`-bash,16676
`-top,18035
总结
用户 CPU 和 Nice CPU 高，说明用户态进程占用了较多的 CPU，所以应该着重排查进程的性能问题。
系统 CPU 高，说明内核态占用了较多的 CPU，所以应该着重排查内核线程或者系统调用的性能问题。
I/O 等待 CPU 高，说明等待 I/O 的时间比较长，所以应该着重排查系统存储是不是出现了 I/O 问题。
软中断和硬中断高，说明软中断或硬中断的处理程序占用了较多的 CPU，所以应该着重排查内核中的中断服务程序。
进程状态
ps 或者 top ，可以查看进程的状态，这些状态包括运行（R）、空闲（I）、不可中断睡眠（D）、可中断睡眠（S）、僵尸（Z）以及暂停（T）等。
不可中断状态，表示进程正在跟硬件交互，为了保护进程数据和硬件的一致性，系统不允许其他进程或中断打断这个进程。进程长时间处于不可中断状态，通常表示系统有 I/O 性能问题。
僵尸进程表示进程已经退出，但它的父进程还没有回收子进程占用的资源。短暂的僵尸状态我们通常不必理会，但进程长时间处于僵尸状态，就应该注意了，可能有应用程序没有正常处理子进程的退出。
常见问题
CPU使用率很高，通过top等命令找不到相应的进程
应用里直接调用了其他二进制程序，这些程序通常运行时间比较短，通过 top 等工具也不容易发现。
linux服务器cpu性能参数如何看
processor: 44(处理器线程序号，包括内核和超线程)
vendor_id: AuthenticAMD（品牌AMD）
cpu family : 21（CPU家族代号）
model: 1（型号代号）
model name : AMD Opteron(TM) Processor 6234（型号名称）
stepping: 2（工艺步进）
cpu MHz: 2400.127（主频2.4G）
cache size : 2023 KB（答搏消缓存2M）
physical id : 0（CPU物理封装的序号）银仔
siblings: 12（逻辑处理器数量，相当于线程数。）清知
core id: 5（CPU物理内核的序号）
cpu cores: 6（CPU物理内核的数量）
apicid: 43
initial apicid : 11
fpu: yes
fpu_exception : yes
cpuid level : 13
wp: yes
没有12位的处理器。你的CPU是64位的。
由于AMD采用多线程技术与Intel不一样，这款CPU应描述为6模块12核，而不是6核12线程。
processor:（44个线程）
vendor_id: AuthenticAMD （amd 这个不用多说吧）
cpu family :（cpu 家族）
model: 1 （运行模式 1 ）
model name : AMD Opteron(TM) Processor（模梁孙式名称）
stepping:（cpu时钟间隔）
cpu MHz: 2400.127 （主频）
cache size : 2023 KB （缓存大小 2M）
physical id : 0 （物理ID号）
siblings:（橡改链12位）
core id:（核心ID号）
cpu cores: 6 （歼歼核心数：6核）
apicid: 43
initial apicid :
fpu: yes
fpu_exception : yes
cpuid level : 13
wp: yes
AMD Opteron(TM) Processor 6234
这一句足够了。
实际来樱蔽说要看你的机器到底什么配置。如果是 VPS 这种虚拟机，CPU 型号和实际系统能用的 CPU 性能都是可以被限制的。敏蚂看这堆信息没什么意义。还不如直接打脊拿州开机箱看看，如果是独立服务器，一般都应该知道具体配置了。服务器我还没见到坑人说好 CPU 结果上破烂货的挂羊头卖狗肉的事情。
型橘拆樱御碰号 : AMD Opteron(TM) Processor
cpu MHz: 2400.127
CPU核圆丛心： 6
容器内的Linux诊断工具x.tools
Linux上有大量的问题诊断工具，如perf、bcc等，但这些诊断工具，虽然功能强大，但却需要很高的权限才可以使用。
而0x.tools这个工具提供了一个很好的思路，通过采样 /proc 目录来诊断问题，对被测量程序几乎无性能影响，且只要与目标进程拥有同等级的权限，即可正常使用。
不要小看这个权限区别，在互联网大厂，开发同学一般只能哗拿逗获取到一个受限于容器内的shell环境，想要获取机器的root权限几乎是不可能的。
实际上0x.tools里的工具大多数是脚本，如psn工具是python脚本，因此直接将代码clone下来，然后执行 bin/psn 也是可以的。
psn 工具用来观测系统中当前活跃的线程正在做什么，如线程在做什么系统调用、写什么文件、阻塞在哪个内核函数下？
如上，默认情况下，psn采样 /proc 目录下每个线程的 /proc/$pid/stat 文件，采样5秒钟，将R(正在运行)或D(不可中断休眠)状态的线程的数据记录下来，并做汇总。
由于R或D状态的线程都是活跃线程，被采样到的次数越多，则越说明这些线程敏梁运行得更慢或更频繁。
通过 -G 可以指定需要查看的列，syscall表示线程正在执行的系统调用，filenamesum表示正在读写的文件，一乱卖般来说，线程处于D状态时在做文件io操作，如果D状态线程频繁出现，那么我们肯定想知道线程正在读写哪个文件。
同理，通过wchan字段可以查看线程阻塞在什么内核方法上，而kstack字段则可以查看线程阻塞时的内核调用栈是什么。
其实psn和ps命令一样，是通过遍历/proc目录来获取线程信息的，如下：
state：取自 /proc/$pid/stat 文件。
syscall：取自 /proc/$pid/syscall 文件。
wchan：取自 /proc/$pid/wchan 文件。
kstack：取自 /proc/$pid/stack 文件。
与perf、bcc等工具的区别是，读取这些文件只需要与进程同等级的权限即可，不需要使用root账号。
除了psn外，0x.tools里面还有一些其它工具，如xcapture、schedlat等，这里就不一一介绍了，感兴趣可以访问
查看。
另外，由于psn是通过遍历 /proc 目录实现的，因此我们也可自己编写脚本来实现同样的功能，如下：
这样，我们不用安装0x.tools，就也能得到类似于psn命令的功能了！
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