重新编译 Linux 内核不使用特定的 CPU 寄存器

Question

我正在做一个实验，将循环索引写入 CPU 寄存器 R11，然后用 gcc -ffixed-r11 构建它，尝试让编译器知道不要使用该寄存器，最后使用性能来衡量它。

但是当我查看报告时（使用perf script），大多数记录条目的R11值不是我所期望的，应该是1..2..3或1这样的数字序列..4..7等。但实际上它只是几个固定值。（可能受系统调用覆盖影响？）

如何让perf记录我在程序中设置到寄存器的值？或者我必须用 -ffixed-r11 重新编译整个内核才能实现？

谢谢大家

Answer 1

当你只想用 perf 采样一些寄存器时，你不应该尝试重新编译内核。据我了解，内核有自己的一组寄存器，不会覆盖用户 R11。 syscall 接口使用一些无法更改的固定寄存器（您可以尝试不同的寄存器吗？）并且通常有 glibc 系统调用网关可能会使用一些额外的寄存器（它们不在内核中，它们是用户-space 代码；通常用汇编程序生成或编写）。您可以尝试使用 gdb 来监视要更改的寄存器以找出是谁做的。它可以做到这一点（嗯，对 SO 上的同一个用户再 link）：gdb: breakpoint when register will have value 0xffaa 喜欢 gdb ./program 然后 gdb 命令 start; watch $r11; continue; where.

两周前有关于使用 perf 进行寄存器值采样的问题：

I follow this document and using perf record with --intr-regs=ax,bx,r15, trying to log additional CPU register information with PEBS record.

虽然有 x86 和 PEBS，但 ARM 可能也实现了 --intr-regs。检查 perf record --intr-regs=\? (man perf-record: "To list the available registers use --intr-regs=\?") 的输出以查找支持状态和注册名称。

要打印寄存器，请使用 perf script -F ip,sym,iregs 命令。在一些 linux 提交中有示例：

  # perf record --intr-regs=AX,SP usleep 1
  [ perf record: Woken up 1 times to write data ]
  [ perf record: Captured and wrote 0.016 MB perf.data (8 samples) ]
  # perf script -F ip,sym,iregs | tail -5
   ffffffff8105f42a native_write_msr_safe   AX:0xf    SP:0xffff8802629c3c00
   ffffffff8105f42a native_write_msr_safe   AX:0xf    SP:0xffff8802629c3c00
   ffffffff81761ac0 _raw_spin_lock   AX:0xffff8801bfcf8020    SP:0xffff8802629c3ce8
   ffffffff81202bf8 __vma_adjust_trans_huge   AX:0x7ffc75200000    SP:0xffff8802629c3b30
   ffffffff8122b089 dput   AX:0x101    SP:0xffff8802629c3c78
  #

Answer 2

如果您需要金属的周期精确轮廓 CPU activity 那么 perf 不是正确的工具，因为它最多只是一个近似值，因为它仅在以下位置对程序进行采样select 点。参见 this video on perf by Clang developer Chandler Carruth。

相反，您应该单步执行程序以准确监视寄存器发生的情况。或者您可以在没有 OS 的情况下对系统裸机进行编程，但这可能超出了此处的范围。

重新编译 Linux 内核不使用特定的 CPU 寄存器

Recompile Linux Kernel not to use specific CPU register

cpu-registers

linux-kernel

perf