24.01.27 최초 작성

1. Perf tool

• 리눅스 운영체제 공식 성능 분석 도구로 리눅스 소스코드에 포함 됨 (tools/perf)

• Performance counter를 유저 공간에서 볼 수 있는 인터페이스 제공

  • 전반적인 성능 측정
  • HW 이벤트 모니터링
  • SW 이벤트 트레이싱

• 지원하는 카운터/트레이싱 포인트가 아키텍처/커널마다 달라 확인 필요

• 각 이벤트는 독립적

• 기본 명령어 형식

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perf <서브커맨드> <이벤트 지정>

perf 

		stat
			-e <이벤트 이름 1>,<이벤트 이름 2>...  <어플리케이션 이름>

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1.1 Perf event

• perf list를 통해 확인 가능

1.1.1 Hardware event

• branch-misses : 예측을 통해 미리 로드한 명령어가 예측과 달리 사용되지 않은 횟수 나타냄
  (높을수록 코드가 비효율적임)

• bus-cycles : 프로세스-메모리 사이에 데이터가 오간 횟수를 나타냄
  (높을수록 cache-miss가 많이 발생함을 나타냄)

• cache-misses : cache-miss가 발생한 횟수 나타냄

• cache-references : cache가 얼마나 참조되었는지 나타냄

• cpu-cycles OR cycles : cpu가 계산한 횟수 나타냄
  (cpu가 얼마나 활성화되었는지 알 수 있음, timer에 의존적)

• instructions : cpu에서 instruction이 얼마나 실행되었는지 나타냄

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perf stat -e bus-cycles,instructions sleep 1

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1.1.2 Software event

• alignment-faults : 데이터의 정렬이 안되어있을 경우 이를 처리하는 과정이 얼마나 발생했는지 나타냄

• bpf-output : bpf 이벤트가 얼마나 발생했는지 나타냄

• cgroup_switches : 리눅스의 특정 자원을 나눠쓰는 프로세스 그룹끼리 context switching 발생한 횟수 나타냄

• context-switches OR cs : context switching 발생한 횟수 나타냄

• cpu-migrations OR migrations : 특정 cpu에서 실행 중인 스레드가 다른 cpu로 이동한 횟수

• emulation-faults : 하드웨어에서 지원하지 않는 명령어가 에뮬레이션된 횟수

• major-faults : major fault가 발생한 횟수

• minor-faults : minor fault가 발생한 횟수

• page-faults OR faults : page fault가 발생한 횟수

• task-clock : 프로세스가 cpu에서 실행된 시간

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perf stat -e context-switches,task-clock sleep 1

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1.1.3 Hardware cache event

• L1-dcache-load-misses : L1 데이터 캐시에 요청한 데이터가 없었던 횟수

• L1-dcache-load : L1 데이터 캐시에 데이터를 로드한 횟수

• L1-dcache-store-misses : L1 데이터 캐시에 데이터 쓰기를 실패한 횟수

• L1-dcache-stores : L1 데이터 캐시에 데이터를 쓴 횟수

• L1-icache-load-misses : L1 instruction 캐시에 요청한 데이터가 없었던 횟수

• L1-icache-loads : L1 instruction 캐시에 데이터를 요청한 횟수

• branch-load-misses : 이후 실행될 명령어의 예측이 실패한 횟수

• branch-loads : 이후 실행될 명령어를 로드한 횟수

• dTLB-load-misses : 데이터 TLB에 요청한 데이터가 없었던 횟수

• dTLB-store-misses : 데이터 TLB에 데이터 쓰기를 실패한 횟수

• iTLB-load-misses : instruction TLB에 요청한 데이터가 없었던 횟수

• node-loads : NUMA에서 메모리를 나눈 단위인 노드에 데이터를 요청한 횟수

• node-stores : NUMA에서 노드에 데이터를 쓴 횟수

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perf stat -e L1-dcache-load-misses,L1-dcache-load sleep 1

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1.1.4 Arm SPE counters

• Arm 아키텍처 전용 event counter

2. Perf lock

• 시스템의 lock이벤트를 모니터링하고 분석
• 커널 컴파일 시 CONFIG_LOCKDEP, LOCK_STAT을 설정해야 사용 가능

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# lock 관련 이벤트 기록
perf lock record 

perf lock record dd if=/dev/zero of=/dev/null bs=1M count=1024

# record를 보고서 형태로 보여 줌
perf lock report

# record를 사용자 정의 스크립트를 통해 분석
perf lock script

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2.1 Perf script

• lock발생 어플리케이션

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import multiprocessing
import time
import random

lock = multiprocessing.Lock()

counter = multiprocessing.Value('i', 0)

def worker():
    end_time = time.time() + 5 

    while time.time() < end_time:

        lock.acquire()
        try:

            print(counter.value)
            counter.value += 1

            time.sleep(random.uniform(0, 1))
        finally:
            # 락을 반납합니다.
            lock.release()

p1 = multiprocessing.Process(target=worker)
p2 = multiprocessing.Process(target=worker)
p1.start()
p2.start()

p1.join()
p2.join()

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