用 `perf_event_open` 模拟 `perf record -g`

Question

我的目标是编写一些代码以在某个时间间隔记录所有 CPU 的当前调用堆栈。本质上我想做与 perf record 相同的事情，但我自己使用 perf_event_open。

根据联机帮助页，我似乎需要使用 PERF_SAMPLE_CALLCHAIN 示例类型并使用 mmap 读取结果。也就是说，联机帮助页非常简洁，一些示例代码现在会有很长的路要走。

有人能指出我正确的方向吗？

Answer 1

了解这一点的最佳方法是阅读 Linux 内核源代码并了解如何自己模拟 perf record -g。

正如您正确识别的那样，perf events 的记录将从系统调用 perf_event_open 开始。这就是我们可以开始的地方，

如果你观察系统调用的参数，你会发现第一个参数是一个struct perf_event_attr *类型。这是接受系统调用属性的参数。这是您需要修改以记录调用链的内容。示例代码可能是这样的（请记住，您可以按照自己的方式调整结构 perf_event_attr 的其他参数和成员）：

     int buf_size_shift = 8;

     static unsigned perf_mmap_size(int buf_size_shift)
     {
       return ((1U << buf_size_shift) + 1) * sysconf(_SC_PAGESIZE);
     }


     int main(int argc, char **argv)
     {

       struct perf_event_attr pe;
       long long count;
       int fd;

       memset(&pe, 0, sizeof(struct perf_event_attr));
       pe.type = PERF_TYPE_HARDWARE;
       pe.sample_type = PERF_SAMPLE_CALLCHAIN; /* this is what allows you to obtain callchains */

       pe.size = sizeof(struct perf_event_attr);
       pe.config = PERF_COUNT_HW_INSTRUCTIONS;
       pe.disabled = 1;
       pe.exclude_kernel = 1;
       pe.sample_period = 1000;
       pe.exclude_hv = 1;

       fd = perf_event_open(&pe, 0, -1, -1, 0); 
       if (fd == -1) {
          fprintf(stderr, "Error opening leader %llx\n", pe.config);
          exit(EXIT_FAILURE);
       }

       /* associate a buffer with the file */
       struct perf_event_mmap_page *mpage;
       mpage = mmap(NULL,  perf_mmap_size(buf_size_shift),
        PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED,
       fd, 0);
       if (mpage == (struct perf_event_mmap_page *)-1L) {
        close(fd);
        return -1;
       }

       ioctl(fd, PERF_EVENT_IOC_RESET, 0);
       ioctl(fd, PERF_EVENT_IOC_ENABLE, 0);

       printf("Measuring instruction count for this printf\n");

       ioctl(fd, PERF_EVENT_IOC_DISABLE, 0);
       read(fd, &count, sizeof(long long));

       printf("Used %lld instructions\n", count);

       close(fd);
     }

注意：下面是理解所有这些 perf 事件处理的一种简单易行的方法 -

PMU-TOOLS by Andi Kleen

如果您开始阅读系统调用的源代码，您会看到正在调用一个函数 perf_event_alloc。此函数将使用 perf record.

设置缓冲区以获取调用链。

函数get_callchain_buffers负责设置调用链缓冲区。

perf_event_open 通过 sampling/counting 机制工作，如果与您正在分析的事件对应的性能监控计数器溢出，那么所有与事件相关的信息将被收集并存储到 ring-buffer 由内核。这个 ring-buffer 可以通过 mmap(2).

准备和访问

编辑 #1：

下图显示了描述在执行 perf record 时使用 mmap 的流程图。

mmap 环形缓冲区的过程将从调用 perf record 时的第一个函数开始 - 即 __cmd_record, this calls record__open, which then calls record__mmap, followed by a call to record__mmap_evlist, which then calls perf_evlist__mmap_ex, this is followed by perf_evlist__mmap_per_cpu and finally ending up in perf_evlist__mmap_per_evsel 就执行 mmap 而言，它完成了大部分 heavy-lifting对于每个事件而言。

编辑#2：

是的，你是对的。当您将采样周期设置为 1000 时，这意味着事件每发生 1000 次（默认情况下为 cycles），内核将记录该事件的样本进入这个缓冲区。这意味着 perf 计数器将设置为 1000，因此它会在 0 时溢出，您将获得中断并最终记录样本。

用 `perf_event_open` 模拟 `perf record -g`

Emulate `perf record -g` with `perf_event_open`

c

linux

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