4.8. perf について

perf は、パフォーマンス分析ツールです。これは、簡単なコマンドラインインターフェースを提供し、Linux のパフォーマンス測定における CPU ハードウェアの相違点を分けます。perf は、カーネルによってエクスポートされる perf_events インターフェースに基づいています。
perf の 1 つの利点は、カーネルとアーキテクチャーの両方です。分析データは、特定のシステム設定なしに確認できます。
perf 利用できるようにするには、次のように root でコマンドを実行して perf パッケージをインストールします。 
~]# yum install perf
perf には以下のオプションがあります。最も一般的なオプションや機能の例は以下のとおりですが、すべてのオプションの詳細は、perf help COMMAND を参照してください。

例4.2 perf オプションの例

]# perf

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

 The most commonly used perf commands are:
   annotate        Read perf.data (created by perf record) and display annotated code
   archive         Create archive with object files with build-ids found in perf.data file
   bench           General framework for benchmark suites
   buildid-cache   Manage build-id cache.
   buildid-list    List the buildids in a perf.data file
   diff            Read two perf.data files and display the differential profile
   evlist          List the event names in a perf.data 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 perf.data
   report          Read perf.data (created by perf record) and display the profile
   sched           Tool to trace/measure scheduler properties (latencies)
   script          Read perf.data (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 'pert help COMMAND' for more information on a specific command.
以下の例は、レコード、アーカイブ、レポート、統計、一覧など、最も使用される機能の選択を示しています。

例4.3 perf レコード

perf レコード機能は、システム全体の統計を収集するために使用されます。すべてのプロセッサーで使用できます。 
~]# perf record -a
^C[ perf record: Woken up 1 times to write data ]
[ perf record: Captured and wrote 0.725 MB perf.data (~31655 samples) ]
この例では、すべての CPU がオプション -a で示され、数秒後にプロセスが終了しています。その結果は、0.725 MB のデータを収集し、以下の結果ファイルを作成していることが示されています。 
~]# ls
perf.data

例4.4 perf レポートおよびアーカイブ機能の例

perf record 機能からのデータは、perf report コマンドを使用して直接調査できるようになりました。サンプルが異なるシステムで分析する場合は、perf archive コマンドを使用します。~/.debug/ キャッシュなどの解析システムに、DSO (バイナリーやライブラリーなど) がすでに存在する場合や、両方のシステムに同じバイナリーセットがある場合など、これは常に必要になるわけではありません。
アーカイブコマンドを実行し、結果のアーカイブを作成します。 
~]# perf archive
結果を tar アーカイブとして収集して、pref report のデータを準備します。 
~]# tar xvf perf.data.tar.bz2 -C ~/.debug
perf report を実行して tarball を分析します。 
~]# perf report
レポートの出力は、アプリケーションによる CPU 使用率の最大使用率に応じて並べ替えられます。これは、サンプルがプロセスのカーネルまたはユーザー空間で発生したかどうかを示します。
カーネルモジュールで実行しなかったカーネルサンプルには、[kernel.kallsyms] 表記のマークが付けられます。カーネルモジュールでカーネルサンプルを実行すると、[module]、[ext4] のマークが付けられます。ユーザー空間のプロセスでは、プロセスにリンクした共有ライブラリーが結果に表示される可能性があります。
レポートは、プロセスがカーネルまたはユーザースペースでも発生するかどうかを示します。結果 [.] はユーザースペースを示し、[k] はカーネル領域を示します。経験のある perf 開発者に適したデータなど、詳細を確認することができます。

例4.5 perf list および stat 機能の例

perf list および stat 機能は、プローブ可能なハードウェアまたはソフトウェアのトレースポイントをすべて示します。
以下の例は、perf stat 機能を使用してコンテキストスイッチの数を表示する方法を示しています。 
~]# perf stat -e context-switches -a sleep 5
Performance counter stats for 'sleep 5':

            15,619 context-switches

       5.002060064 seconds time elapsed
その結果、コンテキストスイッチは 5 秒で 15619 となります。また、以下のスクリプト例のように、ファイルシステムのアクティビティーも表示可能です。 
~]# for i in {1..100}; do touch /tmp/$i; sleep 1; done
別のターミナルで、以下の perf stat 機能を実行します。 
~]# perf stat -e ext4:ext4_request_inode -a sleep 5
 Performance counter stats for 'sleep 5':

                 5 ext4:ext4_request_inode

       5.002253620 seconds time elapsed
その結果、スクリプトが 5 秒以内に 5 秒以内に 5 つのファイルを作成すると、inode 要求が 5 つあることが分かります。
ハードウェアトレースポイントアクティビティーを取得するために利用可能なオプションは複数あります。以下の例は、perf list 機能のオプションの選択を示しています。 
List of pre-defined events (to be used in -e):
  cpu-cycles OR cycles                               [Hardware event]
  stalled-cycles-frontend OR idle-cycles-frontend    [Hardware event]
  stalled-cycles-backend OR idle-cycles-backend      [Hardware event]
  instructions                                       [Hardware event]
  cache-references                                   [Hardware event]
  cache-misses                                       [Hardware event]
  branch-instructions OR branches                    [Hardware event]
  branch-misses                                      [Hardware event]
  bus-cycles                                         [Hardware event]

  cpu-clock                                          [Software event]
  task-clock                                         [Software event]
  page-faults OR faults                              [Software event]
  minor-faults                                       [Software event]
  major-faults                                       [Software event]
  context-switches OR cs                             [Software event]
  cpu-migrations OR migrations                       [Software event]
  alignment-faults                                   [Software event]
  emulation-faults                                   [Software event]
  ...[output truncated]...

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