perf event事件详解

事件分为三种：

1. Hardware Event由PMU部件产生，在特定的条件下探测性能事件是否发生以及发生的次数。比如cache命中。
2. Software Event是内核产生的事件，分布在各个功能模块中，统计和操作系统相关性能事件。比如进程切换，tick数等。
3. Tracepoint Event是内核中静态tracepoint所触发的事件，这些tracepoint用来判断程序运行期间内核的行为细节，比如slab分配器的分配次数等。

[Hardware event] :

• cpu-cycles：统计cpu周期数，用于性能的耗时分析。

cpu周期：指一条指令的操作时间。（不同于cpu-clock，是硬件事件）

• instructions： 机器指令数目，一条指令会包含多个cycles

• cache-references： cache命中次数

• cache-misses： cache失效次数，过多的实效会增加IO时间，增加耗时。

  • 当运算器需要从存储器中提取数据时，它首先在最高级的cache中寻找然后在次高级的cache中寻找。如果在cache中找到，则称为命中hit；反之，则称为不命中miss。
  • 为L1L2L3失效的统计和，具体哪个寄存器的可在Hardware cache event中检测。
  • 优化：程序在一段时间内访问的数据通常具有局部性，比如对一维数组来说，访问了地址x上的元素，那么以后访问地址x+1、x+2上元素的可能性就比较高；现在访问的数据，在不久之后再次被访问的可能性也比较高。局部性分为“时间局部性”和“空间局部性”，时间局部性是指当前被访问的数据随后有可能访问到；空间局部性是指当前访问地址附近的地址可能随后被访问。处理器通过在内存和核心之间增加缓存以利用局部性增强程序性能，这样可以用远低于缓存的价格换取接近缓存的速度。

  • 从cache指令上做优化：简化调用关系，减少冗余代码（即不是必须存在的的代码），减小代码量，减少不必要的调用；如：

    for i=1..n
    for j=1..n
       for k=1..n
           c[i,j] += a[i,k]*b[k,j]

    for i=1..n
    for k=1..n
       for j=1..n
           c[i,j] += a[i,k]*b[k,j]

    

  • 在cache层面上，代码二要比代码一效率高很多，因为代码2的b[k,j]是按行访问的，所以存在良好的空间局部性，cache line被充分利用。代码1中，b [k，j]由列访问。 由于行的存储矩阵，因此对于每个缓存行加载，只有一个元素用于遍历。

  • 更多优化细节可查看本拦下的cache优化基础文档。
  • 相关优化可参考：
    • https://blog.csdn.net/yaolanshu_June/article/details/79047302?ops_request_misc=&request_id=&biz_id=102&utm_term=cache%20misses&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~sobaiduweb~default-6-79047302.142^v7^pc_search_result_control_group,157^v4^control&spm=1018.2226.3001.4187
    • https://blog.csdn.net/wangjiaoyu250/article/details/9212863
    • https://coolshell.cn/articles/10249.html

• branch-instructions： 分支预测成功次数
• branch-misses： 分支预测失败次数
  • 分支预测器是一种数字电路，在分支指令执行前，猜测哪一个分支会被执行，能显著提高pipelines的性能。
  • 条件分支通常有两路后续执行分支，not token时,跳过接下来的JMP指令，继续执行， token时，执行JMP指令，跳转到另一块程序内存去执行。
  • 
  • 加入分支预测器后，为避免pipeline停顿(stream stalled)，其会猜测两路分支哪一路最有可能执行，然后投机执行，如果猜错，则流水线中投机执行中间结果全部抛弃，重新获取正确分支路线上的指令执行。可见，错误的预测会导致程序执行的延迟。
  • 优化：详见本栏下的branch优化文档

• bus-cycles
• stalled-cycles-frontend OR idle-cycles-frontend
• stalled-cycles-backend OR idle-cycles-backend
• ref-cycles

[Software event] :

• cpu-clock： cpu clock的统计，每个cpu都有一个高精度定时器，单位为ms。
• task-clock ：cpu clock中有task运行的统计
• cpu-migrations：进程运行过程中从一个cpu迁移到另一cpu的次数
• context-switches： 上下文切换次数，
• page-faults： 页错误的统计
• major-faults：页错误，内存页已经被swap到硬盘上，需要I/O换回
• minor-faults ：页错误，内存页在物理内存中，只是没有和逻辑页进行映射
• alignment-faults： 统计内存对齐错误发生的次数， 当访问的非对齐的内存地址时，内核会进行处理，已保存不会发生问题，但会降低性能
• emulation-faults

[Hardware cache event] :

• L1-dcache-loads
• L1-dcache-load-misses
• L1-dcache-stores
• […] rNNN

[Tracepoint event] :

• probe:tcp_sendmsg
• sched:sched_process_exec
• sched:sched_process_fork
• sched:sched_process_wait
• sched:sched_wait_task
• sched:sched_process_exit

优化参考：
http://blog.chinaunix.net/uid-7319742-id-2059720.html