关注+星号公众号，不容错过精彩
作者：HywelStar
根据上一章节了解perf 工具的定义和用法，本章节将以实例进行去使用它，帮助在开发过程中去优化程序代码，让系统能够达到一个最优。
上一章：掌握性能分析工具Perf(一)
1. perf stat 整体性能分析
使用 perf stat 来获取程序的整体性能统计信息：
perf stat ./hywelstar_perf_demo从这些统计信息中，我们可以得出以下结论：
程序的总运行时间为 13 秒。 CPU 利用率非常高（1.010 CPUs utilized）。 程序产生了 9831 次页面错误（page-faults），这可能是由于内存分配导致的。 每个周期执行了 0.85 条指令，说明存在一定的性能瓶颈。
2. perf record 详细分析
为了进一步定位性能瓶颈，我们使用 perf record 记录程序运行期间的详细性能数据：
perf record -g ./hywelstar_perf_demo然后使用 perf report 分析记录的数据：
perf report通过这个report 在 perf report 中，我们可以看到各个函数的运行时间分布，以及各个函数的调用关系。通过这个工具，我们可以找出哪些函数占用了大部分的CPU时间。cpu_intensive_task, 原函数确实是在做一些耗时工作。这样就可以进行去优化。
3. 使用 perf annotate 查看热点代码
对于占用大量CPU时间的函数，可以使用 perf annotate 查看这些函数的具体代码执行情况。
perf annotate从图中将展现热点代码，左边是运行时间的比例，右边的对照的代码，可以通过方向上下移动，查看函数之间的关系。
4. 使用perf top 进行监控
开发过程中可以通过perf top进行实时的性能监控。
perf top -p <pid>5. 总结
从上面这个例子查看，cpu_intensive_task 函数中，绝大部分时间消耗在以下几条指令上：
cvtsi2sdq指令：将整数转换为双精度浮点数。comisd指令：比较两个双精度浮点数。
这种类型的任务是计算密集型的，优化方法包括：
减少不必要的浮点数转换：检查算法是否可以优化，减少或避免浮点数的使用。 并行化计算：如果可能，可以使用多线程或SIMD指令集来并行处理这些计算任务。
在实际开发过程中，优化也需要去查看自身的代码涉及性能相关的问题，一般来说通过perf 工具可以轻松找到相关问题，另外还可以通过生成火焰图进行更加直观找到问题的位置。
本案例源码 hywelstar_perf_demo.c：
// 示例函数，模拟计算密集型任务void cpu_intensive_task() {for (long i = 0; i < 1e8; i++);}// 示例函数，模拟缓存未命中任务void cache_miss_task() {int *array = (int*)malloc(1e7 * sizeof(int));for (long i = 0; i < 1e7; i++) {array[i] = i;}free(array);}// 示例函数，模拟上下文切换任务void* context_switch_task(void *arg) {cpu_intensive_task();return NULL;}// 示例函数，模拟热点函数void hotspot_function() {for (int i = 0; i < 100; i++) {cpu_intensive_task();}}// 示例函数，模拟系统调用void system_call_task() {for (int i = 0; i < 1000; i++) {FILE *fp = fopen("/dev/null", "w");fprintf(fp, "test\n");fclose(fp);}}// 示例函数，模拟锁竞争pthread_mutex_t lock;void* lock_task(void *arg) {pthread_mutex_lock(&lock);cpu_intensive_task();pthread_mutex_unlock(&lock);return NULL;}int main() {// CPU 密集型任务printf("Running CPU intensive task...\n");cpu_intensive_task();// 缓存未命中任务printf("Running cache miss task...\n");cache_miss_task();// 上下文切换任务printf("Running context switch task...\n");pthread_t thread1, thread2;pthread_create(&thread1, NULL, context_switch_task, NULL);pthread_create(&thread2, NULL, context_switch_task, NULL);pthread_join(thread1, NULL);pthread_join(thread2, NULL);// 热点函数printf("Running hotspot function...\n");hotspot_function();// 系统调用任务printf("Running system call task...\n");system_call_task();// 锁竞争任务printf("Running lock contention task...\n");pthread_mutex_init(&lock, NULL);pthread_create(&thread1, NULL, lock_task, NULL);pthread_create(&thread2, NULL, lock_task, NULL);pthread_join(thread1, NULL);pthread_join(thread2, NULL);pthread_mutex_destroy(&lock);return 0;}
往期推荐
