pfmon 和 libpfm3 的使用請見這裡。

# http://git.kernel.org/?p=linux/kernel/git/eranian/linux-2.6.git;a=summary
$ git clone git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/eranian/linux-2.6.git

$ wget http://sourceforge.net/projects/perfmon2/files/libpfm/libpfm-3.10.tar.gz/download
$ tar xvf libpfm-3.10.tar.gz; cd libpfm-3.10
# examples_v$ 放置不同 perfmon 內核版本的範例程式 
$ cd examples_v2.x
# 可得知內核版本和 libpfm 版本號
$ pfmon -I
pfmlib version: 3.9
kernel perfmon version: 2.9
# perfmon 內核版本 2.9
$ ./self
sycall base 297
major version 2
minor version 9
# 此為 libpfm 版本號
$ pfmon -V
pfmon version 3.8 Date: Jul 17 2009
Copyright (C) 2001-2007 Hewlett-Packard Company
# 列出所有事件
$ pfmon -l

# 列出事件詳細資訊
$ pfmon -i UNC_QMC_NORMAL_READS
Name     : UNC_QMC_NORMAL_READS
Code     : 0x2c
Counters : [ 20 21 22 23 24 25 26 27 ]
Desc     : QMC channel 0 normal read requests
Umask-00 : 0x01 : [CH0] : QMC channel 0 normal read requests
Umask-01 : 0x02 : [CH1] : QMC channel 1 normal read requests
Umask-02 : 0x04 : [CH2] : QMC channel 2 normal read requests
Umask-03 : 0x07 : [ANY] : QMC normal read requests
PEBS     : No
Uncore   : Yes

PEBS 全名為 Precise Event-Based Sampling，這是用來避免採樣上的誤差 (10.3 Sampling modules, 5. Precise Event-Based Sampling (PEBS))。欲使用 PEBS 必須確定 perfmon 版本的內核介面為 2.81 以上，且須載入特定的內核模組。

$ pfmon --smpl-module=pebs

Uncore 代表這是一 socket-level，非單一核獨享的計數器。Umask 可以用來修飾事件 (4.9 Using events with unit masks)。

$ pfmon --system-wide --cpu-list=1 -u -k -e UNC_QMC_NORMAL_READS:CH2 ls

關於 pfmon 採樣的流程請見 10. Sampling with pfmon。pfmon 提供 –short-smpl-period 和 –long-smpl-periods 兩個選項用來指定每發生多少事件就要採樣一次；後者是用來消除採樣時 pfmon 存取 kernel buffer 所造成的誤差¹⁾。

--short-smpl-period=500,000 --smpl-periods-random=1000000:1000000

–smpl-periods-random 用來調整採樣週期，注意其 seed 欄位在 perfmon 2.2 以後不再被使用。²⁾。調整後的範圍為 mask +/- periods。

Linux 內核提供 perf_events 又稱 Linux Performance Counter subsystem，其標頭檔為 /usr/include/linux/perf_event.h。關於其介紹請見 Performance Counters for Linux 和 The future of perf events。perf 是相對於 pfmon 的工具，可從 /usr/src/linux/tools/perf 安裝。文件請在 /usr/src/linux/tools/perf 尋找。安裝時請注意 tools/perf 代碼是否需要更新。³⁾ 關於 perf_events 開發的討論串請見 http://thread.gmane.org/gmane.comp.linux.perfmon2.devel/1312/focus=1350

# http://git.kernel.org/?p=linux/kernel/git/torvalds/linux-2.6.git;a=summary
$ git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux-2.6.git

# 需要 2.6.31 以後的內核
$ uname -r
2.6.38-rc7-00051-gcbdbb4c-dirty 
$ cd /usr/src/linux/tools/perf
$ sudo make NO_LIBPYTHON=1
$ sudo cp perf perf-archive /usr/local/bin

$ git clone git://perfmon2.git.sourceforge.net/gitroot/perfmon2/libpfm4
$ cd libpfm4; make
$ cd examples
# 顯示支援的事件，分別有平台特定和通用的事件。-h 可列出其它選項
$ ./showevtinfo [-h]
#-----------------------------
IDX      : 90177536
PMU name : ppc970 (PPC970)
Name     : PM_LSU_REJECT_RELOAD_CDF
#-----------------------------
IDX      : 106954771
PMU name : perf (perf_events generic PMU)
Name     : PERF_COUNT_HW_CACHE_BPU
# 顯示事件的編碼
$ ./check_events PERF_COUNT_HW_CACHE_ITLB

perf list 只會列出通用的事件名稱。如果需要採樣平台特定的事件則需要特定編碼，請見 Documentation/perf-list.txt。evt2raw 是用來將事件轉成編碼供 perf 使用。平台上所提供的事件可由 showevtinfo 查詢。⁴⁾

# X86 平台
$ cd libpfm4/perf_examples
$ ./evt2raw inst_retired:any_p
r5300c0
$ perf stat -e `evt2raw inst_retired:any_p` /bin/ls

$ cd libpfm4/perf_examples
$ ./task_smpl -e PERF_COUNT_HW_CACHE_ITLB:period=100 ls

在 libpfm4/perf_examples 裡，perf_util.h 和 perf_util.c 為 perf_evnets 提供 helper function。Trace point 請見 Fun with tracepoints

perf 除了 cycles 這個事件以外，其它事件的採樣皆有誤差⁵⁾。perf 可以在要採樣的事件加上修飾字 (請見 Documentation/perf-list.txt)，改用較精準的採樣，如: PEBS ( About Precise Event Based Sampling Performance Tuning Events)。

$ perf record -e branch-misses:p

#-----------------------------
IDX      : 23068780
PMU name : core (Intel Core)
Name     : X87_OPS_RETIRED
Equiv    : None
Flags    : [precise]
Desc     : FXCH instructions retired
Code     : 0xc1
Umask-00 : 0x01 : PMU : [FXCH] : None : FXCH instructions retired
Umask-01 : 0xfe : PMU : [ANY] : [default] [precise] : Retired floating-point computational operations (Precise Event)
Modif-00 : 0x00 : PMU : [k] : monitor at priv level 0 (boolean)
Modif-01 : 0x01 : PMU : [u] : monitor at priv level 1, 2, 3 (boolean)
Modif-02 : 0x02 : PMU : [e] : edge level (boolean)
Modif-03 : 0x03 : PMU : [i] : invert (boolean)
Modif-04 : 0x04 : PMU : [c] : counter-mask in range [0-255] (integer)

Umask 若皆沒有 [default] 字樣，則必須在 Name 之後加上某一個 Umask。

$ evt2raw -v X87_OPS_RETIRED
r53fec1 core::X87_OPS_RETIRED:ANY:e=0:i=0:c=0:u=1:k=1:precise=0
$ evt2raw -v X87_OPS_RETIRED:FXCH
r5301c1 core::X87_OPS_RETIRED:FXCH:e=0:i=0:c=0:u=1:k=1:precise=0

Modif 可以如下使用:

$ ./perf_examples/evt2raw -v X87_OPS_RETIRED:precise=1:i=1
rd3fec1 core::X87_OPS_RETIRED:ANY:e=0:i=1:c=0:u=1:k=1:precise=1

perf list 無法得知事件是否支援 PBES。改用 showevtinfo 查詢。

# 檢查 CPU 和內核是否支援 PBES
$ dmesg | grep "Performance Events"
Performance Events: PEBS fmt0+, Core2 events, Intel PMU driver.

$ perf stat -e branches:pp ls
No permission to collect stats.
Consider tweaking /proc/sys/kernel/perf_event_paranoid.

/proc/sys/kernel/perf_event_paranoid 用來控制一般使用者在使用 perf 上的權限⁶⁾。請見 kernel/perf_event.c 中的註釋:

/*
 * perf event paranoia level:
 *  -1 - not paranoid at all
 *   0 - disallow raw tracepoint access for unpriv
 *   1 - disallow cpu events for unpriv
 *   2 - disallow kernel profiling for unpriv
 */
int sysctl_perf_event_paranoid __read_mostly = 1;

• Branch Trace Store (BTS)
• Branch Trace Buffer (BTB)
• Last Branch Record (LBR) ⁷⁾⁸⁾
• Machine State Register (MSR)
• Model-specific register (MSR)

目前內核僅在內部使用 LBR 於底下用途，並未將 LBR 提供給一般使用者 ⁹⁾¹⁰⁾。

1. use LBR for PEBS IP+1 fixup
2. Use LBR for machine/oops debugging

• Performance Monitoring Unit Sharing Guide
• Intel® 64 and IA-32 Architectures Optimization Reference Manual
• Intel® Microarchitecture Codename Nehalem Performance Monitoring Unit Programming Guide
• Intel® Performance Counter Monitor - A better way to measure CPU utilization
• intel x86提供的Branch Trace Store的功能

• Performance Monitor Counter data analysis using Counter Analyzer

• Performance Counter Generic Events

• perfmon2
• Perfmon2: a flexible performance monitoring interface for Linux
• The perfmon2 interface specification
• Perf -- Linux下的系统性能调优工具介绍
• Performance Counters for Linux (PCL) Tools and perf
• Unofficial Linux Perf Events Web-Page - 定期追蹤 perf_events 開發情況。
• Performance Counters on Linux The New Tools
• Perf Tools: Recent Improvements
• Using Hardware Performance Counters in Linux
• perf
• Perf Wiki