Установка и использование perf на CentOS 8

Perf — это инструмент анализа производительности в Linux. Он предлагает набор подкоманд для статистического профилирования всей системы, поддерживает tracepoints, программные и аппаратные счётчики производительности, а также динамические пробки (dynamic probes). Perf полезен для решения сложных задач производительности и устранения неполадок.

Что понадобится

• Сервер под управлением CentOS 8.
• Доступ под root или права sudo.

Важно: для анализа с символами ядра и приложений может потребоваться пакет с отладочными символами (kernel-debuginfo) и доступ к соответствующим репозиториям.

Установка perf

Пакет perf доступен в стандартном репозитории CentOS 8. Установите его командой:

dnf install perf -y

После установки можно вывести список подкоманд perf:

perf --help

Вы увидите перечисление доступных подкоманд и опций.

Perf stat — базовая статистика для команды

perf stat запускает указанную команду и собирает статистику её выполнения (количество тактов CPU, кэш-промахи, вызовы и т. п.).

Показать список предопределённых событий в системе можно так:

perf list stat

Пример: собрать статистику для команды free -m:

perf stat free -m

Результат покажет суммарные счётчики для выполнения команды (время, CPU cycles, instructions и т.д.).

Совет: используйте perf stat для быстрого сравнения двух реализаций или изменений конфигурации (A/B), оценивая относительное изменение счётчиков.

Perf top — интерактивный сэмплинг в реальном времени

perf top генерирует профиль счётчиков производительности в реальном времени и похож по духу на top/htop, но с фокусом на функции/символы, потребляющие CPU.

Посмотреть все известные типы событий:

perf top -a

Показать только события, связанные с cpu-clock:

perf top -e cpu-clock

Когда использовать: для поиска «горячих» функций или модулей в работающей системе. Это быстрый способ увидеть, где тратится время CPU.

Perf record и perf report — запись и анализ профиля

perf record запускает команду и сохраняет профиль в файл perf.data в текущей директории:

perf record df -h

Затем perf report анализирует этот файл и генерирует плоский или графовый профиль:

perf report

perf report полезен для детального разбора, какие функции и строки кода потребляли ресурсы во время записи.

Краткая методика быстрого профилирования (mini-методология)

1. Сформулируйте гипотезу (что именно медленнее или вызывает нагрузку).
2. Соберите базовую метрику: perf stat <команда> и системные метрики (top, vmstat).
3. Запустите perf record для реплицируемого сценария работы приложения.
4. Проанализируйте perf report, найдите горячие пути.
5. Внесите изменение, повторите шаги 2–4 для валидации.

Роли и контрольные списки

• Системный администратор:

  • Установить perf и проверить версию.
  • Проверить права (perf_event) и значение perf_event_paranoid.
  • Собрать системную статистику и отчёт.

• Разработчик:

  • Запустить perf record для локального теста.
  • Проанализировать отчёт и сопоставить со строками кода.
  • Протестировать оптимизацию и регистрировать изменения.

• SRE/инженер по производительности:

  • Сравнить профили до и после изменений.
  • Автоматизировать сбор профилей в тестовом окружении.

Когда perf не показывает ожидаемых данных — частые причины

• Ограничения прав: проверьте значение /proc/sys/kernel/perf_event_paranoid. Для записи системных профилей иногда требуется 0 или -1.

cat /proc/sys/kernel/perf_event_paranoid

• Отсутствие отладочных символов: для читаемых имен функций может потребоваться пакет kernel-debuginfo или символьные таблицы приложений.
• Версия ядра или дистрибутива не поддерживает некоторые аппаратные счётчики на конкретной платформе.
• Контейнерные окружения: в контейнерах могут быть ограничения на доступ к производительности хоста.

Important: изменять perf_event_paranoid следует осторожно — это влияет на безопасность и видимость профайлинга между пользователями.

Подходы и альтернативы

• Если нужно трассировать системные вызовы — используйте strace для детального трейсинга конкретного процесса.
• Для распределённого профилирования приложений рассмотрите eBPF-инструменты (bpftrace, bcc) или специализированные APM.
• Для профилирования памяти — valgrind massif или massif-visualizer; для heap-профайлинга Java — jmap/jfr.

Критерии приёмки

• Установлен perf и доступен в PATH.
• perf stat корректно собирает счётчики для тестовой команды.
• perf record создаёт perf.data, perf report отображает читаемый отчёт (хотя бы с именами функций).
• Повторный прогон с изменением конфигурации показывает ожидаемое изменение в счётчиках.

Краткий глоссарий

• tracepoint — точка трассировки в ядре или приложении, позволяющая фиксировать события.
• счётчик (counter) — метрика аппаратного/программного происхождения (CPU cycles, cache-misses).
• sampling — сбор профиля по выборочным сэмплам, а не трассировка каждого события.

Итоги

perf — мощный и гибкий инструмент для системного профилирования на Linux. Он покрывает широкий набор сценариев: от быстрой статистики отдельных команд до подробного анализа записанных профилей. Начните с perf stat и perf top, затем переходите к perf record + perf report для детального разбора «горячих» участков кода. Обязательно учитывайте права доступа и наличие отладочных символов для лучшей читаемости отчётов.

Полезные команды для быстрого старта:

dnf install perf -y
perf --help
perf stat <команда>
perf top -a
perf record <команда>
perf report
cat /proc/sys/kernel/perf_event_paranoid

Notes: для сложных случаев объединяйте данные perf с логами приложения и метриками системы (CPU, память, I/O) — только так вы получите полную картину.