如何检查内核中函数的性能答案

【问题标题】：How to check performance of a function in kernel如何检查内核中函数的性能
【发布时间】：2023-03-10 10:13:01
【问题描述】：

我正在尝试了解和使用现有的实用程序或可编程的 sn-ps，它们可以根据功耗、内核空间中函数的 CPU 周期来测量 CPU 利用率/性能。

我有两个函数 sn-ps 做同样的工作：

将 IP 地址转换为字符串。

char* inet_ntoa(struct in_addr in, char* buf, size_t* rlen)
{

        int i;
        char* bp;

        bp = buf;
        for (i = 0;i < 4; i++ ) {
                unsigned int o, n;
                o = ((unsigned char*)&in)[i];
                n = o;
                if ( n >= 200 ) {
                        *bp++ = '2';
                        n -= 200;
                }else if ( n >= 100 ) {
                        *bp++ = '1';
                        n -= 100;
                }
                if ( o >= 10 ) {
                        int i;
                        for ( i = 0; n >= 10; i++ ) {
                                n -= 10;
                        }
                        *bp++ = i + '0';
                }
                *bp++ = n + '0';
                *bp++ = '.';
        }
        *--bp = 0;
        if ( rlen ) {
                *rlen = bp - buf;
        }

        return buf;
}

与

char *inet_ntoa (struct in_addr in)
    {
      unsigned char *bytes = (unsigned char *) &in;
      __snprintf (buffer, sizeof (buffer), "%d.%d.%d.%d",
              bytes[0], bytes[1], bytes[2], bytes[3]);

      return buffer;
    }

后面的函数来自glibc。前一个是我自己的。

这两个函数将在内核空间中调用。我如何衡量那里的性能以进行比较。

我的机器是 Ubuntu 14.04 x86 i686。 Linux 内核 3.13

我从源 linux/tools 安装了 perf。

我的模块正在运行。如何挂钩 perf 来衡量我的功能性能。

请多多指教。

【问题讨论】：

为此使用perf 工具。就像在下面提到的答案中一样。

标签： c linux performance linux-kernel perf

【解决方案1】：

您应该查看oprofile。示例输出（来自http://homepages.cwi.nl/~aeb/linux/profile.html）

# oprofpp -l -i /foo/vmlinux | tail
c012ca30 488      1.86174     kmem_cache_free
c010e280 496      1.89226     mask_and_ack_8259A
c010a61a 506      1.93041     restore_all
c0119220 603      2.30047     do_softirq
c0110b30 663      2.52938     delay_tsc
c012c7c0 703      2.68198     kmem_cache_alloc
c02146c0 786      2.99863     __copy_to_user_ll
c0169b70 809      3.08637     ext3_readdir
c01476f0 854      3.25805     link_path_walk
c016fcd0 1446     5.51656     ext3_find_entry

【讨论】：

【解决方案2】：

您可能会对英特尔工程师的this paper 感兴趣。
它解释了如何使用 CPU 计时器准确地计时您的代码。

不要忘记对各种输入进行计时。您可能还需要考虑稳健性方面的潜在差异（您的代码在输入错误时的行为方式）。

【讨论】：

总结：先禁用抢占和IRQ，然后使用汇编（RDTSC指令）读取代码前后的CPU周期计数器
这是一种有趣的方法，但过于综合。并非总是可以关闭抢占和 IRQ。
@SebastianMountaniol 关闭 IRQ 更好，但您不必这样做。在这种情况下，您需要进行多次测试并拒绝突出的高时间（那些被中断的时间）。
有可能，但在这里我们陷入了适当阈值的陷阱。

【解决方案3】：

我最近一直在做同样的事情，我正在使用这些工具：

性能 https://perf.wiki.kernel.org/index.php/Main_Page

ARM DS5 http://ds.arm.com/

电源监视器 https://www.msoon.com/LabEquipment/PowerMonitor/

您可以获得 ARM DS5 的评估版并试用。它将明智地分析代码应用程序，您可以看到“在线”数据。

PowerMonitor 已获得许可。

Perf 是一个非常方便的工具，您可以针对不同的事件进行分析。内核应该针对 perf 事件进行配置。

它需要开启一些性能分析，可以在内核编译时启用。

有关 Perf 的相关信息，您可以在此处找到指南： https://perf.wiki.kernel.org/index.php/Tutorial

【讨论】：

嗨，谢谢你的建议，我已经安装了 perf，但是如何链接 perf 来衡量我的功能性能。
要开始使用，请尝试perf record -a，稍等一下，Ctrl-C，然后运行perf report。确保您的函数实际上被足够频繁地调用，否则它不会显示出来。
@maxy 我的函数是否需要导出，尽管我没有在任何其他模块中使用它。 perf 是否只需要导出符号的信息？
您可以找到如何启用对 perf 的支持（如果在附加链接中尚未启用）

【解决方案4】：

其他答案为精确测量提供了很好的建议。如果您正在查看粗略的差异，使用timekeeping.h 中的某些内容可能更容易，例如do_gettimeofday：

uint64_t time_one_function(void (*func)(void))
{   
    const int NUM_ITERATIONS = 5000;
    struct timeval before, after;

    do_gettimeofday(&before);
    for (int i = 0; i < NUM_ITERATIONS; i++)
    {
        func();
    }
    do_gettimeofday(&after);

    // Time it took to do all iterations in microseconds
    uint64_t diff_microseconds = (after.tv_sec - before.tv_sec) * 1000000ULL + (after.tv_usec - before.tv_usec);

    // REturn roughly the time in nanoseconds for a single call
    return (diff_microseconds*1000) / NUM_ITERATIONS;
}

这将为单个函数提供粗略的纳秒时间，然后在两个函数上调用它。

【讨论】：