简介
借助 CPU 性能监控器跟踪提供程序，用户可以通过 Fuchsia 跟踪系统访问 CPU 中内置的性能计数器。
目前，只有 Intel 芯片组支持此功能。
在 Intel 上，性能监视器可为用户提供有关 CPU 多个方面的统计信息。有关可用的性能事件的完整列表，例如，Skylake 芯片请参阅 Intel Volume 3 第 19.2 章“第 6 代和第 7 代处理器的性能监控事件”。目前并非所有事件（或“计数器”）都可用，有很多 (!)，但希望当前存在许多有用的事件。
示例如下：
- 针对 L1、L2、L3 中的每个缓存命中/未命中数
- 周期因缓存未命中而停止
- 分支错误预测
- 说明已停用
跟踪系统使用“类别”来指定要收集的跟踪数据。Cpuperf 使用这些类别简化了指定启用哪些 H/W 事件的规范。全部类别可在此目录的 .inc 文件中找到。下面介绍了一组具有代表性的类别。
如需收集轨迹数据，请在主机上运行 ffx trace start，或直接在 Fuchsia 设备上运行 trace。
示例：
$ categories="gfx"
$ categories="$categories,cpu:fixed:unhalted_reference_cycles"
$ categories="$categories,cpu:fixed:instructions_retired"
$ categories="$categories,cpu:l2_lines,cpu:sample:10000"
$ ffx trace start --buffer-size 64 --duration 2 --categories $categories
将 .fxt 文件安装到桌面后，您可以将其加载到 Perfetto 查看器中。
如果您使用的是 traceutil，则可以通过加载 traceutil 生成的相应 .html 文件来更轻松地查看跟踪记录。作者认为从顶级 Fuchsia 目录运行 traceutil、在 Chrome 中查看该目录（例如，file:///home/dje/fnl/ipt/fuchsia).
基本操作
性能数据收集的基本操作是为每个 CPU 的跟踪记录分配一个缓冲区，然后（在每个 CPU 上）设置一个计数器，以便在发生预先指定数量的事件后触发中断。此中断称为 PMI 中断（性能监控中断）。 在 Intel 上，当计数器溢出时触发中断，此时中断服务例程会将各种信息（例如时间戳和程序计数器）写入跟踪缓冲区，重置计数器以在预先指定的事件数后重新触发另一个中断，并返回。
跟踪停止时，Cpuperf 跟踪提供程序会读取缓冲区，并将其转换为跟踪管理器使用的跟踪格式。
当缓冲区填满时，跟踪也会停止。请注意，由于使用了内部缓冲区，因此不支持循环模式和流式传输模式（目前）。系统可以收集多少轨迹数据取决于多种因素：
- 跟踪记录的时长
- 缓冲区空间
- 抽样频率
- 计数器溢出的频率
- 程序计数器信息是否写入缓冲区
数据收集类别
如前所述，Fucsia 跟踪系统使用“类别”来指定要收集哪些数据。对于 CPU 跟踪，可使用类别指定要启用的计数器、是跟踪操作系统和用户空间，还是跟踪两者，此外还有指定采样率。
如需了解每个性能计数器的信息，请参阅 Intel 文档。本文档并未尝试提供关于每个计数器的详细信息。
采样率
每个计数器的数据都按用户指定的速率收集。最终可能会指定一个随机速率。同时，支持以下一组费率：
- cpu:sample:100
- cpu:sample:500
- cpu:sample:1000
- cpu:sample:5000
- cpu:样本:10000
- cpu:样本:50000
- cpu:样本:100000
- cpu:样本:500000
- cpu:样本:1000000
独立抽样
默认情况下，每个计数器都会单独进行采样。例如，如果一个请求以 10, 000 的采样率请求“cpu:fixed:instructions_retired”和“arch:llc”（最后一级缓存 - L3），则每 10000 个“instructionterminate”事件将对已停用的指令进行采样，并且对于前 10,000 个“LLC”拉操作，LLC 操作将频繁采样，且每 10,000 个“LLC”纬度则更为频繁。时间戳是随每个样本一起收集的，因此人们可以知道用了多长时间，例如停用 10000 条指令。
基于时间的抽样
一些计数器可用作“时基”。 在时基模式下，一个计数器用于驱动所有计数器的数据收集，而不是每个计数器都以自己的速率收集。这样可以以更加一致的方式了解发生的情况。另一方面，这样做意味着我们无需收集每个事件的 PC 统计数据（因为我们唯一的 PC 值就是时基事件的值）。除时基计数器外，还必须提供采样率。
请参阅下方内容，了解截至目前为止的时基计数器集；以及当前集的源代码树中的 src/performance/cpuperf_provider/intel-timebase-categories.inc。
记录模式
Tally 模式是采样模式的更简单替代方案，在该模式下，系统会在整个跟踪记录运行期间收集每个事件的计数，然后报告。
跟踪模式通过“cpu:tally”类别（而不是“cpu:sample:*”类别之一）启用。
示例：
$ categories="cpu:l2_summary"
$ categories="$categories,cpu:fixed:unhalted_reference_cycles"
$ categories="$categories,cpu:fixed:instructions_retired"
$ categories="$categories,cpu:mem:bytes,cpu:mem:requests"
$ categories="$categories,cpu:tally"
$ ffx trace start --buffer-size 64 --duration 2 --categories $categories
选项
cpu:os - 收集在内核空间中运行的代码的数据。
cpu:user - 收集在用户空间中运行的代码的数据。
cpu:pc - 收集与每个事件相关联的 PC 数据
例如，如果您想知道缓存未命中通常发生在何处（从统计角度来说，取决于采样率），这会非常有用。每个样本的地址空间和程序计数器都包含在轨迹输出中。不过，这样做会使每条跟踪记录的大小加倍，因此需要做出取舍。
固定计数器
Intel 架构提供三个“固定”计数器：
cpu:fixed:instructions_retired
cpu:fixed:unhalted_core_cycles
cpu:fixed:unhalted_reference_cycles
这些计数器是“固定”的，因为它们不使用可编程计数器。有三种，每个都有固定用途。它们的优势在于无需使用可编程的计数器：虽然有数十个计数器，但根据模型的不同，一次通常最多只能使用四个计数器。
可编程计数器
Skylake（和 Kaby Lake）芯片上有数十个可编程计数器。
如需查看完整列表，请参阅 Intel Volume 3 第 19.2 章，第 6 代和第 7 代处理器的性能监控事件。如需查看当前支持的变量列表，请参阅源代码树中的 zircon/system/ulib/zircon-internal/include/lib/zircon-internal/device/cpu-trace/intel-pm-events.inc 和 zircon/system/ulib/zircon-internal/include/lib/zircon-internal/device/cpu-trace/skylake-pm-events.inc。
为了简化指定可编程计数器的过程，我们已将这些计数器分组到源代码树的 src/performance/cpuperf_provider/intel-pm-categories.inc 和 src/performance/cpuperf_provider/skylake-pm-categories.inc 中定义的类别。有关完整列表，请参阅这些文件。
一次只能指定其中一个类别。 [稍后，我们将提供更多的控制权限，让您控制要收集哪些数据。]
少量实用类别：
cpu:arch:llc
- 上一级缓存 (L3) 引用
- 最后一级缓存 (L3) 未命中
cpu:arch:branch
- 已停用分支说明
- 分支指令预测有误
cpu:skl:l1_summary
- 每个周期的未完成 L1D 未接数
- 此处理器核心上任何逻辑线程的未完成 L1D 未命中数
- 引入 L1 数据缓存的行数
cpu:skl:l2_summary
- 错过了 L2 的需求请求
- 错过了 L2 的所有请求
- 向 L2 发出所有需求数据读取请求
- 向 L2 发出的所有请求
cpu:skl:l3_summary
- 源自核心的、在 L3 中引用缓存行的请求
- 对 L3 的引用的缓存未命中条件
cpu:skl:offcore_demand_code
- 将 SQ 中待处理的非核心需求代码读取交易数量增加每个周期，以取消核心
- 在季度内，在季度内至少出现 1 次脱离核心的未核对需求代码读取交易的周期
cpu:skl:offcore_demand_data
- 将 SQ 中待处理的非核心需求数据读取交易数量增加每个周期，以取消核心
- 在季度内，在季度内至少有 1 笔非核心业务的未核准需求数据读取交易的周期
- 在季度内，在季度内至少有 6 笔非核心的未核对需求数据读取交易的周期
cpu:skl:l1_miss_cycles
- L1 数据错失需求负载未完成时的周期
- 当 L1 数据缺失需求负载未完成时，执行停止
cpu:skl:l2_miss_cycles
- L2 未命中需求负载时的周期
- L2 未满足需求负载未处理时，执行停止
cpu:skl:l3_miss_cycles
- L3 未命中需求负载时的周期
- 第 3 层错失需求负载未处理时，执行停止
cpu:skl:mem_cycles
- 在内存子系统有未完成的负载时循环
- 当内存子系统有未完成的负载时，执行会停止
时基计数器
这些计数器可以用作时基。 日后我们会陆续添加更多产品。
cpu:timebase:fixed:instructions_retired
- 计数器与 cpu:fixed:instructions_retired 相同
cpu:timebase:fixed:unhalted_reference_cycles
- 计数器与 cpu:fixed:unhalted_reference_cycles 相同