linux性能分析常用工具和方法

查看程序信息

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ulimit -c unlimited #记录 core
top -Hp pid	#查询进程pid每个线程的CPU占比

ps p [pid] -L -o pcpu,pid,tid,time,tname,stat,psr |sort -n -k1 -r	#查看进程内线程CPU占用率，包含tid
pstack [pid]	#查看进程内线程调用栈，可用上一步查到的tid做匹配

top -d 1	#间隔1秒刷新top

# 查看静态库版本
strings libexample.a | grep '[0-9]\+\.[0-9]\+\.[0-9]\+'
# 查看动态库导出函数
readelf -s libyangh264dec.so
# 查询程序依赖库
ldd exe

perf查看热点函数

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# 查看指定进程的热点函数，加选项-g生成热点函数调用栈
perf top -p 3593
# 生成火焰图
perf record -F 180 -p 3593 -g -- sleep 120
# 当前目录生成 perf.data 文件

arm编译perf参考：arm平台常用工具和动态库编译

ubuntu 安装 perf

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# ubuntu 安装 perf
sudo apt-get install linux-tools-common
报错 ：
WARNING: perf not found for kernel 5.15.0-116

  You may need to install the following packages for this specific kernel:
    linux-tools-5.15.0-116-generic
    linux-cloud-tools-5.15.0-116-generic
# 安装对应版本内核工具
sudo apt-get install linux-tools-5.15.0-116-generic
# 查询perf版本
perf -v

查看系统实时性能

sysstat工具包

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sar -n DEV 1	#网卡测速，1秒一次

mpstat -P ALL	#查看每个cpu占比，zynq和arm均可用
mpstat -P ALL 1 100 #所有CPU每1秒采样一次，共采样100次，结束后打印平均值
mpstat -P 0 1 10	#只采样0号CPU，每1秒采样一次，共采样100次，结束后打印平均值
# 显示参数	描述
# CPU		显示的是某个CPU 还是全部CPU all=全部
# %usr	表示用户所有使用的CPU百分比，比如程序中while死循环，则usr占比100%
# %nice	表示使用 nice 值的 CPU 的百分比。
# %sys	表示内核进程使用的 CPU 百分比。比如sendto等系统调用，死循环sendto则sys占比100%
# %iowait	表示等待进行 I/O 所使用的 CPU 时间百分比。
# %irq	表示用于处理系统中断的CPU百分比
# %soft	表示用于软件中断的CPU百分比
# %steal	虚拟机强制CPU等待的时间百分比
# %guest	虚拟机占用CPU时间的百分比
# %gnice	CPU运行niced guest虚拟机所花费的时间百分比
# %idle	CPU的空闲时间的百分比

查看系统运行信息

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# arm查进程状态
cat /proc/进程PID/status
# 查CPU信息
cat /proc/cpuinfo
# 查看系统总内存大小
cat /proc/meminfo | grep MemTotal
# 查看磁盘大小
lsblk
# 查询中断在哪个核上
cat /proc/interrupts
# 查询总内存，已使用内存，空闲内存等
free -h
# 打印进程中线程（线程ID,线程名,用户时间,内核时间）
awk '{print $1,$2,$14,$15}' /proc/2832/task/*/stat #*/

查看和设置网卡

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# 查询网卡信息
ethtool eth0
ethtool -i eth0
ifconfig eth1 promisc     #设置混杂模式
ifconfig eth1 -promisc    #取消混杂模式
ifconfig	#输出包含 PROMISC 时，表明该网络接口处于混杂模式

mtu查询与设置

关于 mtu:

1、网卡mtu设置为1500，抓包最大长度1514，链路层长度14，IP头20，UDP头8，负载1472。

2、如果发的udp负载超过1472就会被网卡分包，因此udp发数据时不能只看网卡mtu，还要减去链路层、网络层、传输层的开销。

3、udp数据被发送端网卡分包，接收端网卡不会组包，会给接收端造成困难，因此udp负载不能太大。

4、tcp是数据流，通常不受mtu影响。

linux

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# 修改 mtu
# linux
ifconfig eth0 1600
# ubuntu永久修改mtu，网卡下面添加mtu: 2000
# 添加一个网卡并配置ip/网管/dns，开机会自启动网卡
vim /etc/netplan/00-installer-config.yaml
	enp2s0:
      dhcp4: true
      mtu: 2000
    enx00e04c3606cb:
      dhcp4: false
      addresses: [192.168.72.193/24]
      gateway4: 192.168.72.1
      nameservers:
              addresses: [114.114.114.114,8.8.8.8]

arm系统，IP配置写入文件

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vi /etc/eth0-setting
IP=192.168.1.100
Mask=255.255.255.0
Gateway=192.168.1.1
DNS=192.168.1.1
MAC=d3:56:fa:a2:e0:05

windows

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# win
# 查询mtu
netsh interface ipv4 show subinterface
# 修改网卡mtu，管理员运行
netsh interface ipv4 set subinterface "以太网 2" mtu=1500 store=persistent
# 开启巨帧
网卡-属性-网络-配置-高级-巨型帧，默认关闭，可选择9014Bytes，如果配置里没有巨型帧选项，可使用驱动精灵升级网卡驱动。

iperf3测速

-s 以服务端启动
-p 指定监听断开
-B 服务端绑定IP，通常不用指定，因为iperf会自动监听所有IP
-i 间隔时间回显测试数据，单位秒，不设置该选项则默认1秒
-c 指定iperf3服务器的IP地址，客户端设置。
-u 表示使用UDP协议，不设置则默认tcp。
-b 指定测试使用的带宽，例如 -b 100M 表示100 Mbps，可控制发送速率。
-t 指定测试的时间，例如 -t 60 表示60秒。
-l 指定数据包的长度，例如 -l 1470 表示1470字节（以避免IP和UDP头部）。

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# iperf3 测试
# 服务端，同时监听tcp和udp，端口5205，默认监听所有IP
iperf3 -s -p 5205
# udp客户端
iperf3 -u -c 10.10.1.191 -p 5205 -b 1000M -t 60 -l 1300

抓包分析

linux抓包命令

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tcpdump -i eth0 -B 65535 -w eth0.pcap -vvv

wireshare 常用过滤规则

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frame.len == 1434	#按帧长过滤
udp.length < 30		#udp包长度过滤
ip.src_host == 192.168.1.114	#按源IP地址过滤
ip.dst_host == 192.168.1.114 	#按目的IP地址过滤
ip.addr == 192.168.3.77			#按源或目的IP地址过滤
tcp.len == 1448		#tcp包长度等于1448（除去tcp及以上头部的数据部分长度）
tcp.port == 80		#按tcp端口过滤，包括源和目的端口，udp类似
tcp.dstport == 80   #按tcp目的端口过滤
tcp.srcport==80     #按tcp源端口过滤
eth.type == 0xfffc	#自定义协议类型过滤

#标记：ctrl+C
#跳到下一个标记的数据包：ctrl+shift+N
#跳到上一个标记的数据包：ctrl+shift+B

termshark

一款带UI界面的可以在linux命令行抓包和查看包的软件，界面类似wireshark。

go语言开发，建议直接下载release版本：termshark_2.4.0_linux_x64.tar.gz。

https://github.com/gcla/termshark/releases

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# 通常需要安装依赖
sudo apt install tshark
# 压缩包只有可执行文件，拷贝到系统目录
sudo cp termshark /usr/local/bin/
# 抓取网卡包并保存
sudo termshark -i ens33 -w 11.pcap
# 打开包
sudo termshark 11.pcap

程序调试

调试命令

Clion：F7进入函数，F8单步调试，F9跳转到下个断点（也可以在 GDB 界面使用 gdb 命令行调试）。

Qt：F10单步调试，F11进入函数体，F5跳转到下个断点。

arm/zynq交叉编译gdb

交叉编译gdb源码，可以直接在arm上gdb调试，不需要远程调试。

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gdb
#gdb 查看core文件
gdb exe
core-file core.1882	#指定core文件
bt					#查看crash调用栈

# gdb 进入调试正在运行的程序
gdb
attach [pid]

# gdb 调试运行
gdb exe
b UdpServer::start_l	#在函数打断点
b UdpServer.cpp:180		#在文件的多少行打断点
b 250	#在当前调试文件的第250行打断点，刚启动时默认在main函数所在文件
i b		#查看断点
r 1		#运行，1是参数，遇断点停留
l		#查看源码(list)
n   	#单步调试
s		#进入函数体
c		#跳转到下个断点
d 1 	#删除第一个断点
p		#打印变量
q		#退出gdb
finish	    #返回当前函数，打印返回值
winheight	#窗口化调试

gdb 调试arm
b main	#打断点
i b		#查断点
c		#运行至下一个断点
p i		#打印变量
info threads	#展示线程列表
thread	2		#切换到2号线程
bt				#打印线程调用栈
q				#退出gdb