如何在 Linux 中通过 perf 工具捕获 L3 缓存命中和未命中

Posted 2023-02-22

【中文标题】如何在 Linux 中通过 perf 工具捕获 L3 缓存命中和未命中

【英文标题】：How to catch the L3-cache hits and misses by perf tool in Linux

【发布时间】：2013-08-11 13:20:58

【问题描述】：

有什么方法可以通过 Linux 中的 perf 工具捕获 L3 缓存命中和未命中。根据perf list cache的输出，支持L1和LLC缓存。根据perf源码中perf_evsel__hw_cache数组的定义：

const char *perf_evsel__hw_cache[PERF_COUNT_HW_CACHE_MAX]
                                [PERF_EVSEL__MAX_ALIASES] = 
  "L1-dcache", "l1-d",         "l1d",          "L1-data",              ,
  "L1-icache", "l1-i",         "l1i",          "L1-instruction",       ,
  "LLC",       "L2",                                                   ,
  "dTLB",      "d-tlb",        "Data-TLB",                             ,
  "iTLB",      "i-tlb",        "Instruction-TLB",                      ,
  "branch",    "branches",     "bpu",          "btb",          "bpc",  ,
  "node",                                                              ,
;

LLC 是 L2-cache 的别名。我的问题是如何通过 Linux 中的 perf 工具捕获 L3 缓存命中和未命中。提前致谢！

【问题讨论】：

你的 CPU 是多少？较新版本的 perf 和 linux 内核可能支持某些 CPU 上的 L3 缓存事件。您确定“LLC”是 L2 的别名而不是 L3 的别名（真正的含义可能在 perf 代码的内核部分中定义）？

【参考方案1】：

如果硬件有 L3 缓存，那就奇怪 LLC（Last Level Cache）配置为“L2”。但我还不知道 perf 的内部结构，也许这些设置是通用的。

我认为您唯一的解决方案是使用“原始硬件事件”（参见“性能列表”末尾，以“rNNN”开头的行）。这提供了对硬件寄存器的描述进行编码的机会。

perf 用户指南和教程仅提及“要测量硬件供应商文档提供的实际 PMU，请传递十六进制参数代码”。我不知道 Intel 的语法是什么，以及此架构上是否有不同的性能监视器实现。你可以从这里开始：

http://code.google.com/p/kernel/wiki/PerfUserGuide#Hardware_events

【讨论】：

页面 bnikolic.co.uk/blog/hpc-prof-events.html 建议在 libpfm4 (perfmon2) 实用程序 showevtinfo 和 check_events 的帮助下搜索和使用原始性能事件

【参考方案2】：

我在使用原始事件计数器方面取得了更大的成功，直接查看英特尔软件开发人员手册了解详细定义。

http://www.intel.com/content/www/us/en/architecture-and-technology/64-ia-32-architectures-software-developer-vol-3b-part-2-manual.html

来自部分： 18.2.1.2 预定义的架构性能事件

r412e "LLC Misses" 可能是您想要的

perf stat -e r412e <command>

（请注意，对我来说，这给出的数字与使用 -e cache-misses 的数字相同。）

【讨论】：

要获得系统范围的 L3 缓存未命中率，只需执行以下操作：sudo perf stat -a -e LLC-loads -e LLC-load-misses -e LLC-stores -e LLC-store-misses -e LLC-prefetch-misses，它会打印出未命中和总引用。该比率是 L3 缓存未命中率。

【参考方案3】：

要获得系统范围的 L3 缓存未命中率，只需执行以下操作：

$ sudo perf stat -a -e LLC-loads,LLC-load-misses,LLC-stores,LLC-store-misses,LLC-prefetch-misses sleep 5


Performance counter stats for 'system wide':

    24,477,266,369      LLC-loads                                                     (22.65%)
     1,409,470,007      LLC-load-misses           #    5.76% of all LL-cache hits     (29.79%)
        88,584,705      LLC-stores                                                    (30.32%)
        10,545,277      LLC-store-misses                                              (30.03%)
       150,785,745      LLC-prefetch-misses                                           (34.71%)

      13.773144159 seconds time elapsed

这会打印出未命中数和总引用数。该比率是 L3 缓存未命中率。

在 wiki 上查看完整的事件列表：https://perf.wiki.kernel.org/index.php/Tutorial#Events

【讨论】：

请问什么是 LLC-prefetch-misses 以及如何使用它们来计算 L3 缓存未命中率？到目前为止，我的计算很简单（LLC-load-misses+LLC-store-misses）/（LLC-loads+LLC-stores）