Linux命令：perf

perf 命令

基本介绍

perf（Performance Counters for Linux）是 Linux 系统中用于性能分析的强大工具套件。它基于内核性能计数器（PMC），可以分析 CPU 使用率、内存访问、缓存命中率、分支预测等硬件级性能指标，是系统性能优化和故障诊断的核心工具。

资料合集：https://pan.quark.cn/s/6fe3007c3e95、https://pan.quark.cn/s/561de99256a5、https://pan.quark.cn/s/985f55b13d94、https://pan.quark.cn/s/d0fb20abd19a

语法

perf [--version] [--help] [OPTIONS] COMMAND [ARGS]

常用子命令

性能分析命令

• perf stat：执行命令并收集性能统计信息
• perf record：记录性能事件数据
• perf report：分析记录的数据并生成报告
• perf top：实时显示系统性能热点
• perf probe：动态添加探测点

追踪命令

• perf trace：追踪系统调用和函数调用
• perf sched：分析调度器性能
• perf lock：分析锁性能
• perf mem：分析内存访问性能

其他命令

• perf list：列出可用的性能事件
• perf annotate：对代码进行注解分析
• perf bench：运行性能基准测试
• perf test：运行内置测试

常用选项

通用选项

• -h, --help：显示帮助信息
• -v, --version：显示版本信息
• -e, --event=EVENT：指定要监控的性能事件
• -p, --pid=PID：监控指定进程
• -t, --tid=TID：监控指定线程
• -C, --cpu=CPU：监控指定 CPU

perf record 选项

• -o, --output=FILE：输出到指定文件
• -g, --call-graph：记录调用图
• -F, --freq=HZ：采样频率
• -c, --count=NUM：事件计数阈值

perf stat 选项

• -r, --repeat=N：重复执行 N 次
• -n, --null：不执行命令，只显示统计
• -a, --all-cpus：监控所有 CPU

使用示例

1. 查看可用的性能事件

perf list perf list|grepcache perf list|grepcpu

2. 执行命令并收集性能统计

perfstatlsperfstat-r3./myprogram perfstat-ecycles,instructions,cache-misses ./myprogram

输出示例：

Performance counter stats for './myprogram': 123,456,789 cycles:u # 0.500 GHz 234,567,890 instructions:u # 1.90 insn per cycle 1,234,567 cache-misses:u # 0.50% of all cache refs 12,345,678 cache-references:u 0.247839456 seconds time elapsed 0.123456789 seconds user 0.012345678 seconds sys

3. 记录性能数据

perf record-g./myprogram perf record-F99-g-p1234perf record-ecpu-clock,page-faults-operf.data ./myprogram

4. 分析记录的数据

perf report perf report-iperf.data perf report --call-graph=graph

5. 实时性能分析

perftopperftop-p1234perftop-ecycles

6. 追踪系统调用

perf tracelsperf trace-p1234perf trace-eopen,close,read,write

7. 分析内存访问性能

perf mem record ./myprogram perf mem report

8. 分析调度器性能

perf sched record ./myprogram perf sched report perf sched latency

9. 添加动态探测点

perf probe-x/bin/ls main perf probe-x./myprogram my_function

10. 代码注解分析

perf annotate perf annotate-smy_function

常用性能事件

CPU 事件

缓存事件

内存事件

软件事件

实用技巧

分析程序热点

perf record-g-F99./myprogram perf report--sort=dso,symbol

定位性能瓶颈

perfstat-ecycles,instructions,cache-misses,L1-dcache-load-misses ./myprogram

分析多线程程序

perf record-g-p$(pgrep-d','myprogram)perf report--threads=separate

生成火焰图

# 需要安装 FlameGraph 工具perf record-F99-g./myprogram perf script|./stackcollapse-perf.pl>out.perf-folded ./flamegraph.pl out.perf-folded>flame.svg

分析 Java 程序

perf record-g-p<java_pid>perf report --map-exec-name

分析内核性能

perf record-g-a-F99sleep10perf report

相关命令

• perf-tools：额外的 perf 工具集
• strace：系统调用跟踪
• ltrace：库函数调用跟踪
• valgrind：内存调试工具
• gdb：GNU 调试器
• top：实时系统监控
• vmstat：虚拟内存统计
• iostat：I/O 统计

注意事项

1. 权限要求：大部分 perf 功能需要 root 权限
2. 内核配置：需要内核支持性能计数器（CONFIG_PERF_EVENTS）
3. 采样频率：过高的采样频率会影响系统性能
4. 输出文件：perf.data 文件可能很大，注意磁盘空间
5. 符号解析：需要安装调试符号包才能正确解析符号
6. Java 程序：需要使用-XX:+PreserveFramePointer编译选项
7. 安装方法：
   • Debian/Ubuntu：apt-get install linux-tools-common linux-tools-$(uname -r)
   • CentOS/RHEL：yum install perf

总结

perf是 Linux 系统中功能强大的性能分析工具套件。它可以帮助开发者和系统管理员深入分析程序的性能瓶颈，包括 CPU 使用率、缓存命中率、内存访问模式等。通过perf的各种子命令，可以进行实时性能监控、性能数据记录和分析、代码热点定位等操作，是系统性能优化的必备工具。