perf 原理

perf 工具分内核态部分和用户态部分。   后续添加详细实验及过程截图

集成到 Linux 内核的代码，负责向硬件发出指令。
perf 用户空间实用程序，可让您使用内核代码并帮助您分析收集的数据

以监测“cycles”事件为例，perf的工作过程如下：
首先，perf 会通过系统调用sys_perf_event_open在内核中注册一个监测“cycles”事件的性能计数器。内核根据perf提供的信息在PMU(Performance Monitoring Unit)上初始化一个硬件性能计数器（PMC:Performance Monitoring Counter）
其次，PMC随着CPU周期的增加而自动累加。在PMC溢出时，PMU触发一个PMI（Performance Monitoring Interrupt）中断。内核在PMI中断的处理函数中保存PMC的计数值，触发中断时的指令地址（Register IP：Instruction Pointer），当前时间戳以及当前进程的PID，TID，comm等信息，这些信息统称为一个采样（sample）。
然后，内核会将收集到的sample放入用于跟用户空间通信的Ring Buffer。用户空间里的perf分析程序采用mmap机制从Ring Buffer中读入采样，并对其解析；perf根据pid，comm等信息可以找到对应的进程。根据IP与ELF文件中的符号表可以查到触发PMI中断的指令所在的函数。
根据上述的perf采样原理可以得知，perf假设两次采样之间，即两次相邻的PMI中断之间系统执行的是同一个进程的同一个函数。这种假设会带来一定的误差，当我们感觉perf给出的结果不准时，不妨提高采样频率，perf会给出更加精确的结果。

参考：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/546658526