SystemTap 脚本分析函数的缓存行为

Posted 2023-03-06

【中文标题】SystemTap 脚本分析函数的缓存行为

【英文标题】：SystemTap script to analyze the cache behavior of functions

【发布时间】：2015-07-21 21:10:37

【问题描述】：

我想使用 SystemTap 分析内核模块的缓存行为（#cache 引用、#cache 未命中等）。网上有一个示例脚本，它显示了如何使用 SystemTap 来读取性能事件和计数器，包括与缓存相关的事件和计数器： https://sourceware.org/systemtap/examples/profiling/perf.stp

此示例脚本默认适用于进程：

probe perf.hw.cache_references.process("/usr/bin/find").counter("find_insns")  

我将 process 关键字替换为 module，并将可执行文件的路径替换为我的内核模块的名称：

probe perf.hw.cache_references.module(MODULE_NAME).counter("find_insns")  

我很确定我的模块有调试信息，但是运行我得到的脚本：

语义错误：解析探测点时：perf.stp:14:7 处的标识符“perf” 来源：probe perf.hw.instructions.module(MODULE_NAME).counter("find_insns")

有什么想法可能是错的吗？

编辑：

好的，我意识到性能计数器只能绑定到进程而不是模块（此处解释：https://sourceware.org/systemtap/man/stapprobes.3stap.html）。因此我将其改回：

probe perf.hw.cache_references.process(PATH_TO_BINARY).counter("find_insns")  

现在，正如示例脚本所示，我有：

probe module(MODULE_NAME).function(FUNC_NAME) 
#save counter values on entrance
...

但现在运行它，我得到：

语义错误：性能计数器“find_insns”未定义语义错误： 在解析探测点时：perf.stp:26:7 处的标识符“模块” 来源：探针模块(MODULE_NAME).function(FUNC_NAME)

编辑2：

这是我的完整脚本：

#! /usr/bin/env stap

# Usage: stap perf.stp <path-to-binary> <module-name> <function-name>

global cycles_per_insn
global branch_per_insn
global cacheref_per_insn
global insns
global cycles
global branches
global cacherefs
global insn
global cachemisses
global miss_per_insn

probe perf.hw.instructions.process(@1).counter("find_insns")  
probe perf.hw.cpu_cycles.process(@1).counter("find_cycles")  
probe perf.hw.branch_instructions.process(@1).counter("find_branches")  
probe perf.hw.cache_references.process(@1).counter("find_cache_refs")  
probe perf.hw.cache_misses.process(@1).counter("find_cache_misses") 


probe module(@2).function(@3)

 insn["find_insns"] = @perf("find_insns")
 insns <<< (insn["find_insns"])
 insn["find_cycles"] = @perf("find_cycles")
 cycles <<< insn["find_cycles"]
 insn["find_branches"] = @perf("find_branches")
 branches <<< insn["find_branches"]
 insn["find_cache_refs"] = @perf("find_cache_refs")
 cacherefs <<< insn["find_cache_refs"]
 insn["find_cache_misses"] = @perf("find_cache_misses")
 cachemisses <<< insn["find_cache_misses"]



probe module(@2).function(@3).return 

    dividend = (@perf("find_cycles") - insn["find_cycles"])
    divisor =  (@perf("find_insns") - insn["find_insns"])
    q = dividend / divisor
    if (q > 0)
    cycles_per_insn <<< q

    dividend = (@perf("find_branches") - insn["find_branches"])
    q = dividend / divisor
    if (q > 0)
    branch_per_insn <<< q

    dividend = (@perf("find_cycles") - insn["find_cycles"])
    q = dividend / divisor
    if (q > 0)
    cacheref_per_insn <<< q

    dividend = (@perf("find_cache_misses") - insn["find_cache_misses"])
    q = dividend / divisor
    if (q > 0)
        miss_per_insn <<< q


probe end

 if (@count(cycles_per_insn)) 
   printf ("Cycles per Insn\n\n")
   print (@hist_log(cycles_per_insn))
 
 if (@count(branch_per_insn)) 
   printf ("\nBranches per Insn\n\n")
   print (@hist_log(branch_per_insn))
 
 if (@count(cacheref_per_insn)) 
   printf ("Cache Refs per Insn\n\n")
   print (@hist_log(cacheref_per_insn))
 
 if (@count(miss_per_insn)) 
   printf ("Cache Misses per Insn\n\n")
   print (@hist_log(miss_per_insn))
 

【参考方案1】：

Systemtap 无法读取内核探测的硬件性能值，因为 linux 没有提供合适的（例如，原子的）内部 API 来安全地从所有上下文中读取这些值。 perf...process 探针之所以起作用，只是因为该上下文不是原子的：systemtap 探针处理程序可以安全地阻塞。

我无法回答您关于您上次试验的两个 (?) 脚本的详细问题，因为它们不完整。

【讨论】：

我添加了完整的脚本。感谢您的帮助！

好的，使用更完整的脚本我看到了同样的事情。实际上，由于上​​述原因，systemtap 无法解析 @perf() 构造以读取模块探测器中的性能计数器值。