Linux 替代 Windows 高分辨率性能计数器 API

Posted 2023-03-07

【中文标题】Linux 替代 Windows 高分辨率性能计数器 API

【英文标题】：Linux alternative to Windows high-resolution performance counter API

【发布时间】：2011-12-15 15:05:48

【问题描述】：

我正在寻找 Windows 高分辨率性能计数器 API 的 Linux 替代方案，尤其是以下 API 函数：

QueryPerformanceFrequency QueryPerformanceCounter

谢谢。

【参考方案1】：

查看带有CLOCK_MONOTONIC_RAW 标志的clock_gettime() 和clock_getres()。

这里也是一个如何使用它的例子：

stopwatch.h stopwatch.c stopwatch_example.c

【讨论】：

我还是想不通：当我尝试使用clock_gettime(clock_id, &tp); tp 仅以微秒和秒为单位返回经过的时间，我需要的是周期数（=tickes）。

@user1087995：CPU 周期？什么CPU呢？除非您明确设置 CPU 亲和性，否则您的程序可以安排在不同的 CPU 上。这种衡量性能的方法几乎已经过时了。但如果你仍然想走那条路，看看 RDTSC - en.wikipedia.org/wiki/Time_Stamp_Counter

但是为了获得精度，您必须知道 CPU 频率才能将周期数转换为时间。但是，CPU 频率可能不是恒定的，即英特尔有 Turbo Boost 技术来节能等。这样说吧 - Windows 是有缺陷的。

@ScrollerBlaster：感谢您的提示。我提供了一个新链接。虽然现在它有点 C 并且也移植到了 OS X。

如果你想用 C99 支持编译 stopwatch，你必须使用 gcc 标志 -std=gnu99 而不是 -std=c99 才能工作。只是添加，因为我为此工作了一个小时:)

【参考方案2】：

perf 工具已经随内核一起提供了一段时间，现在可能会满足您的需求。它有很多选项，所以请仔细研究;)

编辑：算了，我以为你在谈论 CPU 性能计数器。

【讨论】：

感谢您的快速回复。我需要在 cpp 程序中使用这些功能。我该怎么做？

@user1087995: perf 是一个分析工具，可以为您提供许多指标，但它甚至与QueryPerformanceCounter 在 Windows 上所做的相比还差得远。所以perf 不是答案。 clock_gettime () 是为您提供高精度（硬件）贴墙时间的原因。使用它。

嗯，好吧，当我看到“性能计数器”时，我真的以为 CPU 性能计数器是指的，但这里似乎不是这种情况。

【参考方案3】：

Linux perf_event_open 系统调用

此系统调用以与架构无关的方式公开多个性能计数器。

man perf_event_open 记录了可用的计数器，其中包括您所期望的所有最基本的东西：

循环计数 (config = PERF_COUNT_HW_CPU_CYCLES) 缓存命中和未命中 (type = PERF_TYPE_HW_CACHE) 分支未命中 (config = PERF_COUNT_HW_BRANCH_MISSES) 内核软件可见事件，例如页面错误 (PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS) 和上下文切换 (PERF_COUNT_SW_CONTEXT_SWITCHES)

我在How to get the CPU cycle count in x86_64 from C++? 处给出了循环计数

perf_event_open.c

#include <asm/unistd.h>
#include <linux/perf_event.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>

#include <inttypes.h>

static long
perf_event_open(struct perf_event_attr *hw_event, pid_t pid,
                int cpu, int group_fd, unsigned long flags)

    int ret;

    ret = syscall(__NR_perf_event_open, hw_event, pid, cpu,
                    group_fd, flags);
    return ret;


int
main(int argc, char **argv)

    struct perf_event_attr pe;
    long long count;
    int fd;

    uint64_t n;
    if (argc > 1) 
        n = strtoll(argv[1], NULL, 0);
     else 
        n = 10000;
    

    memset(&pe, 0, sizeof(struct perf_event_attr));
    pe.type = PERF_TYPE_HARDWARE;
    pe.size = sizeof(struct perf_event_attr);
    pe.config = PERF_COUNT_HW_CPU_CYCLES;
    pe.disabled = 1;
    pe.exclude_kernel = 1;
    // Don't count hypervisor events.
    pe.exclude_hv = 1;

    fd = perf_event_open(&pe, 0, -1, -1, 0);
    if (fd == -1) 
        fprintf(stderr, "Error opening leader %llx\n", pe.config);
        exit(EXIT_FAILURE);
    

    ioctl(fd, PERF_EVENT_IOC_RESET, 0);
    ioctl(fd, PERF_EVENT_IOC_ENABLE, 0);

    /* Loop n times, should be good enough for -O0. */
    __asm__ (
        "1:;\n"
        "sub $1, %[n];\n"
        "jne 1b;\n"
        : [n] "+r" (n)
        :
        :
    );

    ioctl(fd, PERF_EVENT_IOC_DISABLE, 0);
    read(fd, &count, sizeof(long long));

    printf("%lld\n", count);

    close(fd);