一文看懂 Linux 性能分析｜perf 源码实现（超详细~）
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藍天白雲耍流氓
2020-08-25 15:34:51
perf 的工作原理是基于事件的采样，其中 CPU 时钟事件信知是其主要支持的事件之一。除了 CPU 时钟事件，perf 还支持多种事件类型，本文将重点解析 CPU 时钟事件的实现。
在 Linux 内核中，事件的描述通过 perf_event 结构体实现，它包含了计数和上下文（ctx）两个成员变量。count 记录事件的计数值，而 ctx 则是一个 perf_event_context 结构体，用于记录属于进程的所有事件。
perf_event_context 结构体记录了属于进程的所有事件，通过 event_list 字段连接所有事件，并在 task_struct 结构体中通过 perf_event_ctxp 指针指向 ctx 结构，便于内核获取事件列表。
为了实现不同事件的差异化管理，内核定义了 pmu 结构。对于 CPU 时钟事件，其 pmu 成员指向 perf_ops_cpu_clock 变量。通过这个结构，内核能够针对不同事件进行启用和禁用操作。
启用 CPU 时钟事件时，内核调用 cpu_clock_perf_event_enable() 函数，它通过 perf_swevent_start_hrtimer() 函数初始化定时器。当定时器触发时，内核调用 perf_swevent_hrtimer() 处理事件，并调用 perf_event_overflow() 函数进行数据采集。当进程被调度到 CPU 运行时，内核会启用事件，反之则禁用事件。
数据采样是 perf 的核心功能之一。在采样过程中，内核通过调卖颤用 perf_event_overflow() 和 perf_event_output() 函数来收集数据，然后通过 perf_output_sample() 和 perf_output_put() 函数将数据保存到环形缓冲区。用户可以通过 mmap() 系统调用来读取环形缓冲区的数据。
总结而言，本文详细介绍了 perf 在 Linux 内核中的实现，包括事件描述、事件管理、数据采集和存储过程。perf 的强大在于其对不同事件的灵活支持和高效的数据采集机制，使得开发者能够深入分析程序性能。对于用户态程序而言，可以参考 Linux 源码中的 tools/perf 目录获取更多信息。
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