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1. 什么是 Perf

Perf is a profiler tool for Linux 2.6+ based systems that abstracts away CPU hardware differences in Linux performance measurements and presents a simple commandline interface. Perf is based on the perf_events interface exported by recent versions of the Linux kernel.

The perf tool offers a rich set of commands to collect and analyze performance and trace data.

usage: perf [--version] [--help] COMMAND [ARGS]

The most commonly used perf commands are:
  annotate        Read (created by perf record) and display annotated code
  archive         Create archive with object files with build-ids found in file
  bench           General framework for benchmark suites
  buildid-cache   Manage build-id cache.
  buildid-list    List the buildids in a file
  diff            Read two files and display the differential profile
  evlist          List the event names in a file
  inject          Filter to augment the events stream with additional information
  kmem            Tool to trace/measure kernel memory(slab) properties
  kvm             Tool to trace/measure kvm guest os
  list            List all symbolic event types
  lock            Analyze lock events
  record          Run a command and record its profile into
  report          Read (created by perf record) and display the profile
  sched           Tool to trace/measure scheduler properties (latencies)
  script          Read (created by perf record) and display trace output
  stat            Run a command and gather performance counter statistics
  test            Runs sanity tests.
  timechart       Tool to visualize total system behavior during a workload
  top             System profiling tool.
  trace           strace inspired tool
  probe           Define new dynamic tracepoints

See 'perf help COMMAND' for more information on a specific command.

2. Perf 的功能

2.1 Perf list

功能: 查看当前软硬件环境、支持的性能事件。

查看所有分类事件的个数: perf list | awk -F: '/Tracepoint event/ { lib[$1]++ } END { for (l in lib) { printf " %-16s %d\n", l, lib[l] } }' | sort | column

These include:


  1. 硬件性能事件
  2. 软件性能事件
  3. tracepoint event

2.2 Perf stat

功能: 分析程序的整体性能.


  1. perf stat -e task-clock ./a.out # 分析 task-clock 事件
  2. perf stat -p 31317 # 分析 31317 进程
  3. perf stat -t 31318 # 分析 31318 线程
  4. perf stat -r 5 ./a.out # 分析 5 次就停止
  5. perf stat -d ./a.out # 全面分析

2.3 Perf top

功能: 实时显示系统/进程的性能统计信息。

使用方法: perf top <options> 分析界面之后 ? 可以查看快捷键。有用的是 a, 即: "annotate current symbol", 可以看到具体的指令。


  1. perf top -a -p 31317 # 分析整个 31317 进程的性能
  2. perf top -n -p 31317 # 显示事件数量
  3. perf top --show-total-period -p 31317 # 累计事件个数
  4. perf top -G

top 界面解释:

2.4 Perf record/report


  1. record: 记录一段时间内系统/进程的性能事件,生成 文件
  2. report: 读取 文件,并显示分析数据

使用: perf record [<options>] [<command>]


perf record -g -p 31655  # 记录一段时间的 zone_server 性能事件
perf report           # 得到分析结果
perf report -n        # 显示对应时间的调用次数
perf report -v        # 显示每个符号的地址
perf report -g flat,5%    #
perf report -g graph,5%   #
perf report -g fractal,5% #

2.5 Perf timechart

功能: 将系统的运行状态以 SVG 图的形式输出。

  1. 各处理器状态(run, idle)
  2. 各进程的时间图谱(run, sleep, blocked ...)


perf timechart record -p 31655

2.6 Perf script

功能: 查看 perf 数据文件 (


2.7 Perf kmem

功能: 针对内存子系统的分析工具。也可以用 perf record -e kmem:* -p 630 来统计内存分配、释放。

2.8 内核 tracepoint


3. 一些术语

PMU -- Performance Monitoring Unit,性能检测单元。

Tracepoints -- Tracepoint 是散落在内核源代码中的一些 hook,一旦使用,它们便可以在 特定的代码被运行到时被触发,这一特性可以被各种 trace/debug 工具所使用。

page-fault -- Linux的内存管理子系统采用了分页机制。当应用程序请求的页面尚未建立、 请求的页面不在内存中、请求的页面虽然在内存中,但尚未建立物理地址与虚拟 地址的映 射关系时,都会触发一次缺页异常(page-fault)。

task-clock -- 应用程序真正占用处理器的时间,单位是毫秒。任务执行时间。Linux是多任 务分时操作系统中,一个任务不太可能在执行期间始终占据处理器。操作系统会根据调度策 略合理安排各个任务轮流使用处理器,每次调度会产生一次上下文切换。

cycle -- 程序消耗的处理器周期数。

instructions -- 程序执行期间产生的处理器指令数。

branches -- 程序在执行期间遇到的分支指令数。绝大多数现在处理器都具有分支预测与OOO (Out-of-Order)执行机制,以充分利用 CPU 内部的资源,减少流水线停顿周期。当处理器遇 到分支指令时,正常来说,需要等待分支条件计算完毕才能知道后续指令该往何处跳转。这 就导致了在等待分支条件计算期间,流水线上出现若干周期的停顿(流水线Hazard)。

4. 参考(扩展)资料