如何在进程中配置和采样英特尔性能计数器

Question

简而言之，我试图在用户区基准测试过程中实现以下目标（伪代码，假设 x86_64 和 UNIX 系统）：

results[] = ...
for (iteration = 0; iteration < num_iterations; iteration++) {
    pctr_start = sample_pctr();
    the_benchmark();
    pctr_stop = sample_pctr();
    results[iteration] = pctr_stop - pctr_start;
}

FWIW，我正在考虑使用的性能计数器是 CPU_CLK_UNHALTED.THREAD_ALL，用于读取独立于时钟频率变化的核心周期数（在我一直计划使用 TSC为此注册，但是，唉，这根本不是这个注册所衡量的）。

我的初衷是使用内联汇编程序首先使用 WRMSR 配置计数器，然后使用 sample_pctr() 中的 RDPMC 读取计数器。

我遇到了第一个障碍，因为编写 MSR 需要内核权限。看起来你实际上可以读取来自用户 space 的计数器（如果配置正确），但是配置计数器的行为（有MSR）需要内核承担。

有谁知道一种轻量级的方法来要求内核从 user-space 配置性能计数器，以便我可以在我的基准测试工具中使用 RDPMC？

我看过 into/thought 的内容：

Linux 的 Perf 工具。似乎已准备好在流程的整个生命周期内进行抽样，而不是在流程内作为特定点（每次迭代之前和之后）进行抽样。
直接使用 perf 系统调用（即 perf_event_open）。看起来计数器值只会定期更新（使用采样率）或在计数器超过阈值后更新。在我询问的那一刻，我恰好需要计数器值。这就是 RDPMC 看起来如此吸引人的原因。我认为频繁采样本身会使性能计数器读数发生偏差。
PAPI基于perf，所以可能继承了上面的问题。
编写内核模块 -- 太费力，太容易出错。

理想情况下，我想要一个适用于 OpenBSD 和 Linux 的解决方案，但不知何故，我认为这是一项艰巨的任务。也许现在只是 Linux。

非常感谢任何帮助。谢谢。

编辑：我刚找到 Linux msr device node，这可能就足够了。我会留下问题，以防出现更好的答案。

Answer 1

似乎最好的方法——至少对于 Linux——是使用 the msr device node.

您只需打开一个设备节点，查找所需 MSR 的地址，然后读取或写入 8 个字节。

OpenBSD 更难，因为（在撰写本文时）没有用户-space 到 MSR 的代理。因此，您需要编写内核模块或手动实现 sysctl。

如何在进程中配置和采样英特尔性能计数器

How to Configure and Sample Intel Performance Counters In-Process

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