Linux-性能分析，测试与调优工具（2）
常用工具
top、vmstat、iostat和sar
top命令用于显示处理器的活动状况。在缺省情况下，显示占用CPU最多的任务，并且每隔5s做一次刷新；
vmstat命令用于报告关于内核线程、虚拟内存、磁盘、陷阱和CPU活动的统计信息；
iostat命令用于分析各个磁盘的传输闲忙状况；
sar用于收集、报告或者保存系统活动信息，其中，sar用于显示数据，sar1和sar2用于收集和保存数据。
sysctl
sysctl是一个接口，可用于改变正在运行中的Linux系统。用sysctl可以读取几百个以上的系统变量，例如用sysctl –a可读取所有变量。
sysctl的实现原理是：
- 所有的内核参数在/proc/sys中形成一个树状结构
- sysctl系统调用的内核函数是：sys_sysctl，匹配项目后，最后的读写在do_sysctl_strategy中完成
比如：
1 | echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward |
就等价于：
1 | sysctl –w net.ipv4.ip_forward ="1" |
高级分析手段
OProfile
OProfile作用
- 可以帮助用户识别诸如模块的占用时间、循环的展开、高速缓存的使用率低、低效的类型转换和冗余操作、错误预测转移等问题。
- 它收集有关处理器事件的信息，其中包括TLB的故障、停机、存储器访问以及缓存命中和未命中的指令的攫取数量。
OProfile支持两种采样方式：
- 基于事件的采样（Event Based）：
- NMI模式
- OProfile只记录特定事件（比如L2缓存未命中）的发生次数，当达到用户设定的定值时Oprofile就记录一下（采一个样）。
- 这种方式需要CPU内部有
性能计数器（Performace Counter）。
- 基于时间的采样（Time Based）：
- Timer Interrupt模式
- OProfile借助OS时钟中断的机制，在每个时钟中断，OProfile都会记录一次（采一次样）。
- 引入它的目的在于，提供对没有性能计数器的CPU的支持，其精度相对于基于事件的采样要低，因为要借助OS时钟中断的支持，对于禁用中断的代码，OProfile不能对其进行分析。
OProfile在Linux上分两部分:
- 内核模块（oprofile.ko）
- 负责访问性能计数器或者注册基于时间采样的函数，并将采样值置于内核的缓冲区内。
- 用户空间的守护进程（oprofiled）
- 后者在后台运行，负责从内核空间收集数据，写入文件。
控制oprofile需要用到opcontrol。要打开oprofile,需要用start选项来调用opconrol,当第一次调用opcontrol时,必须告诉它想统计内核还是用户空间数据.
其运行步骤如下。
1）初始化opcontrol –init
2）配置opcontrol –setup –event=…
3）启动opcontrol –start
4）运行待分析的程序xxx
5）取出数据
opcontrol –dump
opcontrol –stop
6）分析结果 opreport -l./xxx
具体的看一下这篇文章吧，《Linux调优工具oprofile的演示分析》
gprof
GNU gprof作用：
- 可以打印出程序运行中各个函数消耗的时间，以帮助程序员找出众多函数中耗时最多的函数；
- 可产生程序运行时的函数调用关系，包括调用次数，以帮助程序员分析程序的运行流程。
GNU gprof的实现原理：
- 在编译和链接程序的时候（使用-pg编译和链接选项）
- gcc在应用程序的每个函数中都加入名为mcount（_mcount或__mcount，依赖于编译器或操作系统）的函数。
- 也就是说应用程序里的每一个函数都会调用mcount，而mcount会在内存中保存一张函数调用图，并通过函数调用堆栈的形式查找子函数和父函数的地址。
- 这张调用图也保存了所有与函数相关的调用时间、调用次数等的所有信息。
GNU gprof的基本用法如下。
1）使用-pg编译和链接应用程序。
2）执行应用程序并使它生成供gprof分析的数据。
3）使用gprof程序分析应用程序生成的数据。
内核跟踪
LTTng
LTTng（Linux Trace Toolkit-next generation， Linux 跟踪工具包下一代）是一个用于跟踪系统详细运行状态和流程的工具
- 它可以跟踪记录系统中的特定事件。
- 这些事件包括：
- 系统调用的进入和退出；
- 陷阱/中断（Trap/Irq）的进入和退出；
- 进程调度事件；内核定时器
- 文件系统相关事件——open/read/write/seek/ioctl等；
- 内存管理相关事件——内存分配/释放等；
- 其他IPC/套接字/网络等事件。
而对于这些记录，我们可以通过图形的方式经由lttv-gui查看
参考资料
《Linux设备驱动开发详解：基于最新的Linux4.0内核》