我可以从 Windows 中的用户模式程序中读取 CPU 性能计数器吗？

Posted 2023-03-06

【中文标题】我可以从 Windows 中的用户模式程序中读取 CPU 性能计数器吗？

【英文标题】：Can I read the CPU performance counters from a user-mode program in Windows?

【发布时间】：2017-08-01 03:41:29

【问题描述】：

我想对所有最新的 x86 硬件上提供的hardware performance counters 进行编程和阅读。

在 Linux 上，有各种 perf_events 系统可以执行此操作（perf 实用程序可以从未经修改的程序外部执行此操作）。

Windows 中有没有这样的内置工具？如果不存在内置工具，那么第二好的方法可能是使用第三方代码的另一种方法，但这不需要我让驱动程序签名。

【问题讨论】：

快速谷歌搜索：youtube.com/watch?v=c1In6NbJt5E&t=2581s

msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/…

@MichaelPetch - 我看到了，但似乎他们不是在谈论“硬件 PMU 计数器”，而是更高级别的性能计数器，它们主要报告在软件中跟踪的操作系统和框架级别的东西。但是，我想证明是错误的！

@BeeOnRope 我读的太快了，否则我会发布这个：msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/…

@MichaelPetch - 我不认为它真的有效（除非你是一个足够大的公司）。从该页面：要配置硬件性能计数器，您需要一个驱动程序来配置计数器。即使我愿意编写这样的驱动程序并支付代码签名证书，所需的证书也不是发给个人。

【参考方案1】：

简答

不，Windows 中没有内置工具。此外，linux perf 命令不适用于 Windows 10 的 Linux 子系统。

长答案

要访问这些计数器，您需要结合使用以下说明：

rdpmc __readpmc（见相关answer） rdmsr __readmsr wrmsr __writemsr

很遗憾，这些指令只能从内核模式调用，因此您需要与驱动程序交互。虽然编写驱动程序代码本身很容易，但让驱动程序签名并不是那么容易（特别是正如您提到的，您希望以个人身份执行此操作）。

这就是为什么我建议您研究现有项目，例如英特尔的 Open Hardware Monitor 和 pcm 项目。

打开硬件监视器

这个open-source project 是用 C# 编写的，包括二进制文件和由 OpenLibSys.org 开发的 WinRing0.sys（32 位）/WinRing0x64.sys（64 位）驱动程序的 C source-code。如果你想在你的项目中使用这个驱动，你只需要包含他们的copyright notice。

PCM

这个open-source project 是用 C++ 编写的，还包含类似驱动程序的源代码（参见 WinMSRDriver 目录），但您必须自己构建它，这样您将再次遇到签名问题。

无论如何，想提一下这个项目，因为它可能包含很多您可能感兴趣的代码。

用户模式访问

现在，一旦您加载了该驱动程序（Open Hardware Monitor 会在应用程序启动时自动提取并加载驱动程序，这非常简洁），您可以使用 Windows API 函数CreateFile / @ 开始调用这些驱动程序 IOCTL 987654332@，当然还有 CloseHandle 来自您的用户模式应用程序。

【讨论】：

即使在 VM 封装的操作系统内部——VmWare 等，它是否也能无缝工作？

VM 通常不支持所有计数器，因此您可能会看到一组支持的计数器与报告的处理器系列 @user3666197 不一致

优秀。不知何故，我忽略了 LICENSE 文件。我已经使用WinRing0.sys（更准确地说，它是64 位对应的WinRing0x64.sys），所以这对我来说很简单。我更关心的是该驱动程序的模糊法律和来源可用性情况，但如果它是干净的，它就是干净的。不过，我想知道我们是否还会看到一个新的签名版本……@WouterHuysentruit

@BeeOnRope 在过去的几天里，我成功地创建了应用程序 + 驱动程序，它可以读取 Windows 7 上 kabylake / skylake 上的所有性能计数器，同时对 ml64 的 masm 应用程序输出进行基准测试；它看起来像linux perf stat。我会尽快将其发布为答案

@LewisKelsey - 这太棒了，有开源它的计划吗？是否需要您将 Windows 置于开发模式才能运行驱动程序？