pref 性能分析工具

perf

是Linux系统中功能全面的性能分析框架，用于性能调优、问题诊断、性能瓶颈分析和系统行为跟踪，支持CPU、内存、磁盘、网络等多维度性能数据采集，是Linux性能工程师和开发人员的核心工具集。

使用 perf 工具需要安装，核心依赖 linux-tools-common（通用工具包）和与当前内核版本匹配的 linux-tools-$(uname -r)（内核工具包）。

# Ubuntu/Debian 系列
sudo apt install -y linux-tools-common linux-tools-$(uname -r)

# CentOS 7/RHEL 7
sudo yum install -y perf

# CentOS 8/RHEL 8 及以上（用 dnf 替代 yum）
sudo dnf install -y perf

# 验证安装
perf --version

perf top

是perf工具集下的实时CPU热点采样工具，通过周期性采集CPU指令执行数据，按占比排序展示系统或指定进程中消耗CPU最多的函数、模块（内核态/用户态），核心作用是快速定位CPU使用率过高的根源（如异常进程、热点函数、内核瓶颈），无需修改应用代码，是运维和开发排查CPU性能问题的核心工具。

perf top [选项]

核心输出列详解

常用选项

• -p <pid>："process"，仅分析指定进程ID（PID）的CPU占用，聚焦单个异常进程。

  示例：若top发现PID为1234的进程CPU占比90%，执行perf top -p 1234，可单独分析该进程的热点函数。

• -g："call graph"，生成函数调用栈（调用关系链），展示高CPU函数的上层调用者，便于追溯问题触发链路。

  示例：perf top -p 1234 -g，可查看进程1234中热点函数的调用来源，如“process_data_loop → main_loop → main”，快速定位代码逻辑中的触发点。

• -k <vmlinux>："kernel"，指定内核符号表文件路径，用于解析内核态函数名（避免仅显示内存地址）。

  示例：perf top --kernel -k /usr/lib/debug/lib/modules/$(uname -r)/vmlinux，可正确显示内核中net_rx_action（网络收包处理函数）等热点函数，便于排查内核级瓶颈。

• -d <n>："delay"，设置采样间隔（单位：秒），默认0.5秒。

  示例：perf top -d 2，每2秒刷新一次结果，降低高频采样对生产环境的性能影响。

• -s <field>："sort"，按指定字段排序，调整输出展示逻辑，常用字段：

  • comm：按进程名排序，直观对比各进程CPU占比；

  • pid：按进程ID排序，快速关联top命令找到的异常PID；

  • dso：按模块名（如nginx、kernel、libc.so）排序，区分开销来源；

    示例：perf top -s comm，按进程名排序展示CPU占比，快速识别“哪个应用最耗CPU”。

参考示例

• 示例1：系统级CPU热点排查

  执行perf top，输出如下：

    7.00%  [kernel]          [k] raw_spin_unlock_irqrestore
    3.81%  [libaqutil.so.1]  [.] std::fill_n<...>
    3.01%  [kernel]          [k] copy_user_enhanced_fast_string

  解读：内核自旋锁函数raw_spin_unlock_irqrestore占比最高，需排查是否存在内核锁竞争（如多CPU场景下频繁的同步操作）；libaqutil.so中的C++标准库函数占比次之，需分析该库对应的应用逻辑是否存在循环或低效算法。

• 示例2：单进程CPU瓶颈定位（结合-p和-g）

  若top显示PID为5678的myapp进程CPU占比持续90%，执行：

  perf top -p 5678 -g

  输出可能如下：

    45.23%  myapp  myapp             [.] process_data_loop
               |
               --- process_data_loop
                   |
                   --- main_loop
                       |
                       --- main
    28.11%  libstdc++.so.6    [.] std::vector<...>::push_back

  结论：myapp的process_data_loop函数是CPU热点，且由main_loop调用，需检查该函数是否存在死循环或低效算法（如未优化的循环逻辑）。

• 示例3：内核热点函数解析（结合-k）

  若perf top显示内核模块占比高但函数名是内存地址，执行：

  perf top --kernel -k /usr/lib/debug/lib/modules/$(uname -r)/vmlinux

  输出可正确显示内核函数名：

    12.5%  [kernel]  [k] net_rx_action
    8.3%   [kernel]  [k] __softirq_entry

  结论：内核网络收包处理函数net_rx_action占比高，可能存在网络包风暴或网卡驱动性能问题，需结合网络流量和驱动版本进一步排查。

注意：

1. 执行perf命令通常需要root权限（或普通用户需配置perf_event权限），生产环境建议用sudo执行，例如sudo perf top。

2. 若输出中函数名显示为内存地址（而非符号），需确认是否安装了对应模块的调试符号包（如内核调试包、应用的debug版本），或通过-k选项指定符号表路径。

3. 排查到热点函数后，需结合代码逻辑或模块文档进一步分析（如内核函数可查Linux源码，应用函数需查看业务代码），才能最终定位性能瓶颈的根因。