用`perf_event_open`模拟`perf record -g`

Question

我的目标是编写一些代码，以一定间隔记录所有CPU的当前调用堆栈。本质上，我想做的perf record只是使用perf_event_open自己。

根据联机帮助页，看来我需要使用PERF_SAMPLE_CALLCHAIN样本类型并使用读取结果mmap。就是说，联机帮助页非常简洁，某些示例代码现在将大有帮助。

有人可以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，看看如何模拟perf record -g自己。

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

perf_event_open 的定义

如果观察系统调用的参数，您会发现第一个参数是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。示例代码可能如下所示（请记住，您可以按照您想要的方式调整结构 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：下面可以看到一种了解所有这些性能事件的处理的简单方法 -

PMU-TOOLS，作者：Andi Kleen

如果您开始阅读系统调用的源代码，您将看到正在调用函数perf_event_alloc 。除其他外，该函数将设置缓冲区以使用perf record.

函数get_callchain_buffers负责设置调用链缓冲区。

perf_event_open通过采样/计数机制工作，如果与您正在分析的事件相对应的性能监控计数器溢出，则内核将收集所有事件相关信息并将其存储到环形缓冲区中。可以通过 准备和访问该环形缓冲区mmap(2)。

编辑#1：

描述使用 mmap 的流程图perf record如下图所示。

映射环形缓冲区的过程将从调用时的第一个函数开始perf record- 即__cmd_record，这会调用record__open，然后调用record__mmap，然后调用record__mmap_evlist，然后调用perf_evlist__mmap_ex，然后是perf_evlist__mmap_per_cpu，最后结束在perf_evlist__mmap_per_evsel中，它正在完成大部分繁重的工作，就为每个事件执行 mmap 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（默认为Cycles），内核就会将该事件的样本记录到此缓冲区中。这意味着perf计数器将设置为 1000，因此它会在 0 处溢出，并且您会收到中断并最终记录样本。