性能调优 / 命令文档

Perf CPU 性能分析

$ perf 9 个章节 Linux 命令详解

概述

Linux 系统性能优化的利器

实时性能监控

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                    # 查看系统整体 CPU 热点
perf top
第一行采样数（Samples）、事件类型（event）和事件总数量（Event count）。
第一列 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 [k] 则表示内核空间。
最四列 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。

# 监控特定进程 (替换 <PID> 为实际进程ID)

perf top -p <PID>
# 监控特定命令执行
perf top -c <命令名>

性能数据记录

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                    # 记录系统性能数据（包含调用栈）
perf record -g
# 记录特定进程性能
perf record -g -p <进程ID>
# 记录命令执行过程
perf record -g ./your_program
# 自定义采样频率和时间
perf record -g -F 1000 sleep 10  # 1000Hz采样10秒

性能分析与报告

基础报告分析

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                            # 查看性能报告
perf report
# 显示调用图
perf report -g
# 文本格式输出
perf report --stdio

热点函数定位

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                            # 按开销排序
perf report --sort=overhead
# 按符号排序
perf report --sort=symbol
# 分析调用关系
perf report -g fractal,0.5

火焰图生成

注意：火焰图需要额外的工具支持，建议在开发环境中使用。

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                    # 下载火焰图工具
git clone https://github.com/brendangregg/FlameGraph.git
# 生成火焰图
perf record -g <命令>
perf script | ./FlameGraph/stackcollapse-perf.pl | ./FlameGraph/flamegraph.pl > flame.svg
# 在浏览器中查看
firefox flame.svg

快速诊断步骤

整体性能概览运行 perf top 查看实时热点函数和 CPU 使用情况

记录详细数据使用 perf record -g 记录包含调用栈的性能数据

分析性能报告运行 perf report -g 查看详细的性能分析报告

定位热点函数关注 Overhead 最高的函数，这些是优化重点

深入调用栈展开热点函数的调用关系，找出具体的性能瓶颈位置

输出结果解读

Overhead

函数占用 CPU 时间的百分比，数值越高表示该函数越耗时

Samples

在该函数中采样到的次数，反映函数被执行的频率

Children

包含子函数的总开销，显示函数及其调用的所有子函数的总时间

Self

函数自身的开销（不包含子函数），显示函数本身的执行时间

硬件事件监控

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                    # 查看可用的硬件事件
perf list
# 监控多个硬件事件
perf record -e cycles,instructions,cache-misses <命令>
# CPU 分支预测分析
perf record -e branch-misses -g <命令>

多核心性能分析

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                    # 按线程分析
perf record -g --per-thread <命令>
# 查看 CPU 核心使用分布
perf report --sort=cpu
# 实时监控各核心负载
perf top --sort=cpu

优先优化 Overhead > 10% 的函数

关注缓存未命中率高的代码段

检查是否存在不必要的系统调用

分析多线程程序的负载均衡情况

概述