如何使 perf_event_open() 中的 PERF_COUNT_SW_CONTEXT_SWITCHES 配置工作？

Question

我正在为我编写的软件设置分析，但我无法使用 perf_event_open 获得上下文切换计数。

为了测试这个问题，我也尝试使用perf_event_openman_page 上提供的示例代码。使用sched_yield 并使用任务集在同一内核上运行并行进程来强制上下文切换。使用perf_event_open() 进行上下文切换的计数仍为 0。（使用 perf stat 时，我得到非零数字：大循环为数千）。我也尝试过执行文件读取/使用 mmap 来强制页面错误。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/perf_event.h>
#include <asm/unistd.h>
#include <iostream>
#include <string.h>
#include <sys/mman.h>
using namespace std;
int buf_size_shift = 8;

static unsigned perf_mmap_size(int buf_size_shift)
{
    return ((1U << buf_size_shift) + 1) * sysconf(_SC_PAGESIZE);
}

static long
perf_event_open(struct perf_event_attr *hw_event, pid_t pid,
            int cpu, int group_fd, unsigned long flags)
{
        int ret;

        ret = syscall(__NR_perf_event_open, hw_event, pid, cpu,
                      group_fd, flags);
        return ret;
}


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_SOFTWARE;
       //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_SW_CONTEXT_SWITCHES;
       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 = (perf_event_mmap_page*) 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");
       long long sum = 0;
       for (long long i = 0; i < 10000000000; i++) {
           sum += i;
           if (i%1000000 == 0)
               cout << i << " : " << sum << endl;
       } 

       ioctl(fd, PERF_EVENT_IOC_DISABLE, 0);
       read(fd, &count, sizeof(long long));

       printf("Used %lld cs\n", count);

       close(fd);
}

type = PERF_COUNT_SOFTWARE 和 config = PERF_COUNT_SW_CONTEXT_SWITCHES 的代码即使在强制上下文切换的情况下也会在计数中输出 0。在其他指标起作用的情况下。

在使用 mmap 环形缓冲区时，我看到 PERF_RECORD_SWITCH 记录在读取它，而根据我的理解是正在记录上下文切换事件。

任何关于性能计数和环形缓冲区中的数据如何相关的信息也很感激。

Answer 1

由于您从内核中禁用了事件 (exclude_kernel = 1;)，因此不计算事件，而 PERF_TYPE_SOFTWARE 事件通常由内核提供。

如果您删除 exclude_kernel，则事件会被计算在内。

计数和环形缓冲区中记录的事件之间的连接是sample_period。您对pe.sample_period = 1000; 的设置意味着每1000 个开关事件，就有一个PERF_RECORD_SAMPLE 事件被写入环形缓冲区。

以下读取缓冲区的示例仅用于说明一般方法。在实践中，您需要处理环绕缓冲区末尾的事件并进行更多的一致性检查。

   auto tail = mpage->data_tail;
   const auto head = mpage->data_head;
   const auto size = mpage->data_size;
   char* data = reinterpret_cast<char*>(mpage) + sysconf(_SC_PAGESIZE);
   int events = 0;
   while (true) {
       if (tail >= head) break;
       auto event_header_p = (struct perf_event_header*)(data + (tail % size));
       std::cout << "event << " << event_header_p->type << ", size: " << event_header_p->size << "\n";
       tail += event_header_p->size;
       events++;
   }

您应该在缓冲区中找到相应数量的PERF_RECORD_SAMPLE == 9 类型的事件（除非发生溢出）。如果要阅读它们，则需要将指针转换为适当的结构。 PERF_RECORD_SAMPLE 事件或任何其他事件的实际布局取决于您的 perf_event_attr 配置，并记录在 perf_event_open 中。