perf 是什么？ perf 是什么？ section" href="#perf-是什么">

Linux perf 工具 是一个非常强大的工具，它可以用于：

• 采样 CPU 绑定的进程（或整个系统）以分析应用程序的哪个部分在消耗 CPU 时间
• 访问 CPU 性能计数器 (PMU)
• “用户探针” (uprobes)，例如在应用程序中的某个函数运行时触发

一般来说，perf 可以在某个事件发生时计数和/或记录线程的调用栈。这些事件可以由以下情况触发：

• 时间（例如每秒 1000 次），用于时间分析。有关示例用法，请参阅 CPU 性能调试指南。
• 系统调用，用于查看系统调用发生的位置。
• 各种系统事件，例如如果您想知道上下文切换何时发生。
• CPU 性能计数器，如果您的性能问题可以追溯到 CPU 的微架构细节（例如分支预测失败），这将非常有用。有关示例，请参阅 SwiftNIO 的高级性能分析指南。
• 以及更多

使 perf 工作 perf 工作 section" href="#使-perf-工作">

不幸的是，使 perf 工作取决于您的环境。请在下面找到一些环境以及如何在这些环境中使 perf 工作。

安装 perf perf section" href="#安装-perf">

从技术上讲，perf 是 Linux 内核源代码的一部分，您需要一个与您的 Linux 内核版本完全匹配的 perf 版本。然而，在许多情况下，一个“足够接近”的 perf 版本也可以。如果有疑问，请使用比您的内核稍旧的 perf 版本，而不是更新的版本。

• Ubuntu

    apt-get update && apt-get -y install linux-tools-generic
  

  请参阅下文了解更多信息，因为 Ubuntu 为每个内核版本打包了不同的 perf。

• Debian

    apt-get update && apt-get -y install linux-perf
  

• Fedora/RedHat derivates

   yum install -y perf
  

您可以使用 perf stat -- sleep 0.1（如果您已经是 root）或 sudo perf stat -- sleep 0.1 来确认您的 perf 安装是否正常工作。

perf 在 Ubuntu 上无法匹配内核版本时 perf 在 Ubuntu 上无法匹配内核版本时 section" href="#perf-在-ubuntu-上无法匹配内核版本时">

在 Ubuntu（以及其他为每个内核版本打包 perf 的发行版）上，您可能会在安装 linux-tools-generic 后看到错误。错误消息将类似于

$ perf stat -- sleep 0.1
WARNING: perf not found for kernel 5.10.25

  You may need to install the following packages for this specific kernel:
    linux-tools-5.10.25-linuxkit
    linux-cloud-tools-5.10.25-linuxkit

  You may also want to install one of the following packages to keep up to date:
    linux-tools-linuxkit
    linux-cloud-tools-linuxkit

最好的解决方法是按照 perf 的提示安装上述软件包之一。如果您在 Docker 容器中，这可能是不可能的，因为您需要匹配内核版本（在 Docker for Mac 中尤其困难，因为它使用虚拟机）。例如，建议的 linux-tools-5.10.25-linuxkit 实际上不可用。

作为一种解决方法，您可以尝试以下选项之一

• 如果您已经是 root 并且更喜欢 shell alias（仅在此 shell 中有效）

    alias perf=$(find /usr/lib/linux-tools/*/perf | head -1)
  

• 如果您是用户并且希望链接 /usr/local/bin/perf

    sudo ln -s "$(find /usr/lib/linux-tools/*/perf | head -1)" /usr/local/bin/perf
  

之后，您应该能够成功使用 perf stat -- sleep 0.1（如果您已经是 root）或 sudo perf stat -- sleep 0.1。

裸机

对于裸机 Linux 机器，您只需安装 perf，它应该可以完全正常工作。

在 Docker 中（运行在裸机 Linux 上）

您需要使用 docker run --privileged 启动容器（不要在生产环境中运行此命令），然后您应该可以完全访问 perf（包括 PMU）。

要验证 perf 是否正常工作，请运行例如 perf stat -- sleep 0.1。是否会看到某些信息旁边的 <not supported> 取决于您是否可以访问 CPU 的性能计数器（PMU）。在裸机上的 Docker 中，这应该可以工作，即不应显示 <not supported>。

Docker for Mac

Docker for Mac 类似于裸机上的 Docker，但由于我们实际上在 Linux 虚拟机中托管 Docker 容器，因此增加了一些复杂性。因此，匹配内核版本将很困难。

如果您按照上述安装说明进行操作，您仍然可以使 perf 工作，但您将无法访问 CPU 的性能计数器（PMU），因此您会看到一些事件显示为 <not supported>。

$ perf stat -- sleep 0.1

 Performance counter stats for 'sleep 0.1':

              0.44 msec task-clock                #    0.004 CPUs utilized
                 1      context-switches          #    0.002 M/sec
                 0      cpu-migrations            #    0.000 K/sec
                57      page-faults               #    0.129 M/sec
   <not supported>      cycles
   <not supported>      instructions
   <not supported>      branches
   <not supported>      branch-misses

       0.102869000 seconds time elapsed

       0.000000000 seconds user
       0.001069000 seconds sys

在虚拟机（VM）中

在虚拟机中，您将像在裸机上一样安装 perf。并且 perf 要么可以正常工作并具有其所有功能，要么看起来类似于您在 Docker for Mac 上获得的结果。

您需要您的虚拟机管理程序支持（并允许）“PMU 直通”或“PMU 虚拟化”。VMware Fusion 支持 PMU 虚拟化，他们称之为 vPMC（虚拟机设置 -> 处理器和内存 -> 高级 -> 允许在此虚拟机就中进行代码分析应用程序）。如果您使用的是 Mac，此设置仅支持到 macOS Catalina（并且不支持 Big Sur）。

如果您使用 libvirt 来管理您的虚拟机管理程序和虚拟机，您可以使用 sudo virsh edit your-domain 并将 <cpu .../> XML 标签替换为

<cpu mode='host-passthrough' check='none'/>

以允许 PMU 直通到访客。对于其他虚拟机管理程序，互联网搜索通常会揭示如何启用 PMU 直通。