性能优化CPU

秒速五厘米 2022-11-16 01:38 282阅读 0赞

Charlie Hunt、Binu John著《JAVA性能优化权威指南》，提到现代操作系统自带的CPU使用率监控工具只能报告CPU使用率，没有CPU指令占用CPU时钟周期的占比。  
即使CPU在等待内存中的数据，操作系统工具仍然会报告CPU繁忙，这种情况通常称为**停滞（stall）**，一旦发生停滞，就会浪费时钟周期。  
看到这篇文章[CPU使用率度量指标是扯淡！][CPU]，下面这种图说的也是这个意思。  
![1][]  
提高应用性能的策略就是减少停滞或改善CPU高速缓存使用率。  
减少CPU在等待内存数据时浪费的时间周期。故而也就有了，CPU的速度比较快，也有可能DRAM存在性能瓶颈。  
执行`yum install perf`  
**1 显示内核和模块中，消耗最多CPU周期的函数**  
执行`perf top -e cycles:k`,结果如下，好像也看不懂。

Samples: 136K of event 'cpu-clock:k', 4000 Hz, Event count (approx.): 3273063104 lost: 0/0 drop: 0/0                                                                  
    Overhead  Shared O  Symbol                                                                                                                                            
      23.38%  [kernel]  [k] _raw_spin_unlock_irqrestore
      10.45%  [kernel]  [k] __do_softirq
      10.15%  [kernel]  [k] finish_task_switch
       9.65%  [kernel]  [k] run_timer_softirq
       2.79%  [kernel]  [k] rcu_process_callbacks
       2.39%  [kernel]  [k] tick_nohz_idle_exit
       1.43%  [kernel]  [k] system_call_after_swapgs
       1.29%  [kernel]  [k] __do_page_fault
       1.23%  [kernel]  [k] sk_run_filter
       1.01%  [kernel]  [k] ipt_do_table
       0.97%  [kernel]  [k] tick_nohz_idle_enter
       0.93%  [kernel]  [k] check_for_new_grace_period.isra.26
       0.84%  [kernel]  [k] kmem_cache_free
       0.83%  [kernel]  [k] rcu_idle_exit

**2 显示分配高速缓存最多的函数：**  
执行`perf top -e kmem:kmem_cache_alloc`，结果如下，也还是看不懂。

Samples: 11K of event 'kmem:kmem_cache_alloc', 1 Hz, Event count (approx.): 8962 lost: 0/0 drop: 0/0                                                                  
    Overhead  Trace output                                                                                                                                                
       9.07%  call_site=ffffffff97a5f13f ptr=0xffff9bcd661df000 bytes_req=4096 bytes_alloc=4096 gfp_flags=GFP_KERNEL
       7.36%  call_site=ffffffff97a5f13f ptr=0xffff9bcbf522f000 bytes_req=4096 bytes_alloc=4096 gfp_flags=GFP_KERNEL
       5.71%  call_site=ffffffff97a5f13f ptr=0xffff9bcf68904000 bytes_req=4096 bytes_alloc=4096 gfp_flags=GFP_KERNEL
       4.88%  call_site=ffffffff97a5f13f ptr=0xffff9bcbf5229000 bytes_req=4096 bytes_alloc=4096 gfp_flags=GFP_KERNEL
       4.11%  call_site=ffffffff97a9b6dd ptr=0xffff9bccc02f75a0 bytes_req=72 bytes_alloc=72 gfp_flags=GFP_KERNEL
       2.99%  call_site=ffffffff97a5f13f ptr=0xffff9bce9fb17000 bytes_req=4096 bytes_alloc=4096 gfp_flags=GFP_KERNEL
       2.54%  call_site=ffffffff97a5f13f ptr=0xffff9bcf6b3ef000 bytes_req=4096 bytes_alloc=4096 gfp_flags=GFP_KERNEL
       1.76%  call_site=ffffffff97a5f13f ptr=0xffff9bcd661da000 bytes_req=4096 bytes_alloc=4096 gfp_flags=GFP_KERNEL
       1.74%  call_site=ffffffff97a5f13f ptr=0xffff9bcf68903000 bytes_req=4096 bytes_alloc=4096 gfp_flags=GFP_KERNEL
       1.27%  call_site=ffffffff97a5f13f ptr=0xffff9bce9fb13000 bytes_req=4096 bytes_alloc=4096 gfp_flags=GFP_KERNEL
       1.17%  call_site=ffffffff97a5f13f ptr=0xffff9bcd2e025000 bytes_req=4096 bytes_alloc=4096 gfp_flags=GFP_KERNEL
       0.76%  call_site=ffffffff97a5f13f ptr=0xffff9bcf5b2be000 bytes_req=4096 bytes_alloc=4096 gfp_flags=GFP_KERNEL
       0.73%  call_site=ffffffff97a5f13f ptr=0xffff9bcf5b2bf000 bytes_req=4096 bytes_alloc=4096 gfp_flags=GFP_KERNEL
       0.68%  call_site=ffffffff97a5f13f ptr=0xffff9bcf6b3e9000 bytes_req=4096 bytes_alloc=4096 gfp_flags=GFP_KERNEL

**3 perf stat ls**  
参考[linux 性能分析工具perf使用详解][linux _perf]

[root@master3 ~]# perf stat ls
    0  anaconda-ks.cfg  Desktop  Documents  Downloads  initial-setup-ks.cfg  kubeadm.yaml  Music  Pictures  Public  Templates  Videos
    
     Performance counter stats for 'ls':
    
                  1.55 msec task-clock                #    0.833 CPUs utilized          
                     0      context-switches          #    0.000 K/sec                  
                     0      cpu-migrations            #    0.000 K/sec                  
                   274      page-faults               #    0.177 M/sec                  
       <not supported>      cycles                                                      
                     0      stalled-cycles-frontend                                     
                     0      stalled-cycles-backend    #    0.00% backend cycles idle    
       <not supported>      instructions                                                
       <not supported>      branches                                                    
       <not supported>      branch-misses                                               
    
           0.001856086 seconds time elapsed
    
           0.000959000 seconds user
           0.000959000 seconds sys

[CPU]: https://www.sohu.com/a/143868543_609238
[1]: /images/20221022/e807dd758b8d4bd09d10bc9f2c9e4c0b.png
[linux _perf]: https://blog.csdn.net/cyq6239075/article/details/104371328