往期知识点记录：
- 鸿蒙（HarmonyOS）应用层开发（北向）知识点汇总
- 鸿蒙（OpenHarmony）南向开发保姆级知识点汇总~
- 持续更新中……
基本概念
Perf为性能分析工具，依赖PMU（Performance Monitoring Unit）对采样事件进行计数和上下文采集，统计出热点分布（hot spot）和热路径（hot path）。
运行机制
基于事件采样原理，以性能事件为基础，当事件发生时，相应的事件计数器溢出发生中断，在中断处理函数中记录事件信息，包括当前的pc、当前运行的任务ID以及调用栈等信息。
Perf提供2种工作模式，计数模式和采样模式。
计数模式仅统计事件发生的次数和耗时，采样模式会收集上下文数据到环形buffer中，需要IDE进行数据解析生成热点函数与热点路径。
接口说明
OpenHarmony LiteOS-A内核的Perf模块提供下面几种功能，接口详细信息可以查看 API 参考。
表1 Perf模块接口说明
| 功能分类 | 接口描述 |
|---|---|
| 开启/停止Perf采样 | LOS_PerfInit : 初始化Perf LOS_PerfStart：开启采样 LOS_PerfStop：停止采样 |
| 配置Perf采样事件 | LOS_PerfConfig：配置采样事件的类型、周期等 |
| 读取采样数据 | LOS_PerfDataRead：读取采样数据到指定地址 |
| 注册采样数据缓冲区的钩子函数 | LOS_PerfNotifyHookReg：注册缓冲区水线到达的处理钩子 LOS_PerfFlushHookReg：注册缓冲区刷cache的钩子 |
-
Perf采样事件的结构体为PerfConfigAttr，详细字段含义及取值详见 kernel\include\los_perf.h 。
-
采样数据缓冲区为环形buffer，buffer中读过的区域可以覆盖写，未被读过的区域不能被覆盖写。
-
缓冲区有限，用户可通过注册水线到达的钩子进行buffer溢出提醒或buffer读操作。默认水线值为buffer总大小的1/2。 示例如下：
VOID Example_PerfNotifyHook(VOID)
{
CHAR buf[LOSCFG_PERF_BUFFER_SIZE] = {0};
UINT32 len;
PRINT_DEBUG("perf buffer reach the waterline!\n");
len = LOS_PerfDataRead(buf, LOSCFG_PERF_BUFFER_SIZE);
OsPrintBuff(buf, len); /* print data */
}
LOS_PerfNotifyHookReg(Example_PerfNotifyHook);
c
- 若perf采样的buffer涉及到CPU跨cache，则用户可通过注册刷cache的钩子，进行cache同步。 示例如下：
VOID Example_PerfFlushHook(VOID *addr, UINT32 size)
{
OsCacheFlush(addr, size); /* platform interface */
}
LOS_PerfNotifyHookReg(Example_PerfFlushHook);
c
刷cache接口视具体的平台自行配置。
开发指导
内核态开发流程
开启Perf调测的典型流程如下：
- 配置Perf模块相关宏。 配置Perf控制宏LOSCFG_KERNEL_PERF，默认关，在kernel/liteos_a目录下执行 make update_config命令配置"Kernel->Enable Perf Feature"中打开：
| 配置项 | menuconfig选项 | 含义 | 设置值 |
|---|---|---|---|
| LOSCFG_KERNEL_PERF | Enable Perf Feature | Perf模块的裁剪开关 | YES/NO |
| LOSCFG_PERF_CALC_TIME_BY_TICK | Time-consuming Calc Methods->By Tick | Perf计时单位为tick | YES/NO |
| LOSCFG_PERF_CALC_TIME_BY_CYCLE | Time-consuming Calc Methods->By Cpu Cycle | Perf计时单位为cycle | YES/NO |
| LOSCFG_PERF_BUFFER_SIZE | Perf Sampling Buffer Size | Perf采样buffer的大小 | INT |
| LOSCFG_PERF_HW_PMU | Enable Hardware Pmu Events for Sampling | 使能硬件PMU事件，需要目标平台支持硬件PMU | YES/NO |
| LOSCFG_PERF_TIMED_PMU | Enable Hrtimer Period Events for Sampling | 使能高精度周期事件，需要目标平台支持高精度定时器 | YES/NO |
| LOSCFG_PERF_SW_PMU | Enable Software Events for Sampling | 使能软件事件，需要开启LOSCFG_KERNEL_HOOK | YES/NO |
-
调用LOS_PerfConfig配置需要采样的事件。 Perf提供2种模式的配置，及3大类型的事件配置：
2种模式：计数模式（仅统计事件发生次数）、采样模式（收集上下文如任务ID、pc、backtrace等）。
3种事件类型：CPU硬件事件（cycle、branch、icache、dcache等）、高精度周期事件（cpu clock)、OS软件事件（task switch、mux pend、irq等）。
-
在需要采样的代码起始点调用LOS_PerfStart(UINT32 sectionId), 入参sectionId标记不同的采样回话id。
-
在需要采样的代码结束点调用LOS_PerfStop。
-
调用输出缓冲区数据的接口LOS_PerfDataRead读取采样数据，并使用IDE工具进行解析。
内核态编程实例
本实例实现如下功能：
-
创建perf测试任务。
-
配置采样事件。
-
启动perf。
-
执行需要统计的算法。
-
停止perf。
-
输出统计结果。
内核态示例代码
前提条件：在menuconfig菜单中完成perf模块的配置， 并勾选Enable Hook Feature，Enable Software Events for Sampling。
为方便学习，本演示代码直接在 . kernel /liteos_a/testsuites /kernel /src /osTest.c中编译验证即可。
实例代码如下：
#include "los_perf.h"
#define TEST_MALLOC_SIZE 200
#define TEST_TIME 5
/* 验证函数中进行malloc和free */
VOID test(VOID)
{
VOID *p = NULL;
int i;
for (i = 0; i < TEST_TIME; i++) {
p = LOS_MemAlloc(m_aucSysMem1, TEST_MALLOC_SIZE);
if (p == NULL) {
PRINT_ERR("test alloc failed\n");
return;
}
(VOID)LOS_MemFree(m_aucSysMem1, p);
}
}
STATIC VOID OsPrintBuff(const CHAR *buf, UINT32 num)
{
UINT32 i = 0;
PRINTK("num: ");
for (i = 0; i < num; i++) {
PRINTK(" %02d", i);
}
PRINTK("\n");
PRINTK("hex: ");
for (i = 0; i < num; i++) {
PRINTK(" %02x", buf[i]);
}
PRINTK("\n");
}
STATIC VOID perfTestHwEvent(VOID)
{
UINT32 ret;
CHAR *buf = NULL;
UINT32 len;
//LOS_PerfInit(NULL, 0);
PerfConfigAttr attr = {
.eventsCfg = {
.type = PERF_EVENT_TYPE_SW,
.events = {
[0] = {PERF_COUNT_SW_TASK_SWITCH, 0xff}, /* 抓取调度 */
[1] = {PERF_COUNT_SW_MEM_ALLOC, 0xff}, /* 抓取内存分配 */
PERF_COUNT_SW_TASK_SWITCH
},
.eventsNr = 2,
.predivided = 1, /* cycle counter increase every 64 cycles */
},
.taskIds = {0},
.taskIdsNr = 0,
.needSample = 0,
.sampleType = PERF_RECORD_IP | PERF_RECORD_CALLCHAIN,
};
ret = LOS_PerfConfig(&attr);
if (ret != LOS_OK) {
PRINT_ERR("perf config error %u\n", ret);
return;
}
PRINTK("------count mode------\n");
LOS_PerfStart(0);
test(); /* this is any test function*/
LOS_PerfStop();
PRINTK("--------sample mode------ \n");
attr.needSample = 1;
LOS_PerfConfig(&attr);
LOS_PerfStart(2); // 2: set the section id to 2.
test(); /* this is any test function*/
LOS_PerfStop();
buf = LOS_MemAlloc(m_aucSysMem1, LOSCFG_PERF_BUFFER_SIZE);
if (buf == NULL) {
PRINT_ERR("buffer alloc failed\n");
return;
}
/* get sample data */
len = LOS_PerfDataRead(buf, LOSCFG_PERF_BUFFER_SIZE);
OsPrintBuff(buf, len); /* print data */
(VOID)LOS_MemFree(m_aucSysMem1, buf);
}
UINT32 Example_Perf_test(VOID)
{
UINT32 ret;
TSK_INIT_PARAM_S perfTestTask = {0};
UINT32 taskID;
/* 创建用于perf测试的任务 */
perfTestTask.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)perfTestHwEvent;
perfTestTask.pcName = "TestPerfTsk"; /* 测试任务名称 */
perfTestTask.uwStackSize = 0x1000; // 0x8000: perf test task stack size
perfTestTask.usTaskPrio = 5; // 5: perf test task priority
ret = LOS_TaskCreate(&taskID, &perfTestTask);
if (ret != LOS_OK) {
PRINT_ERR("PerfTestTask create failed. 0x%x\n", ret);
return LOS_NOK;
}
return LOS_OK;
}
LOS_MODULE_INIT(perfTestHwEvent, LOS_INIT_LEVEL_KMOD_EXTENDED);
c
内核态结果验证
输出结果如下：
type: 2
events[0]: 1, 0xff
events[1]: 3, 0xff
predivided: 1
sampleType: 0x60
needSample: 0
------count mode------
[task switch] eventType: 0x1 [core 0]: 0
[mem alloc] eventType: 0x3 [core 0]: 5
time used: 0.005000(s)
--------sample mode------
type: 2
events[0]: 1, 0xff
events[1]: 3, 0xff
predivided: 1
sampleType: 0x60
needSample: 1
dump perf data, addr: 0x402c3e6c length: 0x5000
time used: 0.000000(s)
num: 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
hex: 00 ffffffef ffffffef ffffffef 02 00 00 00 14 00 00 00 60 00 00 00 02 00 00 00
根据实际运行环境，过程打印会有差异
-
针对计数模式，系统在perf stop后会打印： 事件名称（cycles)、事件类型（0xff)、事件发生的次数（5466989440）。
当采样事件为硬件PMU事件时，打印的事件类型为实际的硬件事件id，非enum PmuHWId中定义的抽象类型。
-
针对采样模式，系统在perf stop后会打印采样数据的地址和长度： dump section data, addr: （0x8000000） length: （0x5000）
用户可以通过JTAG口导出该片内存，再使用IDE线下工具解析。
或者通过LOS_PerfDataRead将数据读到指定地址，进行查看或进一步处理。示例中OsPrintBuff为测试接口，其按字节打印Read到的采样数据，num表示第几个字节，hex表示该字节中的数值。
粉丝反馈
经常有很多小伙伴抱怨说：不知道学习鸿蒙开发哪些技术？不知道需要重点掌握哪些鸿蒙应用开发知识点？
为了能够帮助到大家能够有规划的学习，这里特别整理了一套纯血版鸿蒙（HarmonyOS Next）全栈开发技术的学习路线，包含了鸿蒙开发必掌握的核心知识要点，内容有（ArkTS、ArkUI开发组件、Stage模型、多端部署、分布式应用开发、WebGL、元服务、OpenHarmony多媒体技术、Napi组件、OpenHarmony内核、OpenHarmony驱动开发、系统定制移植等等）鸿蒙（HarmonyOS NEXT）技术知识点。
《鸿蒙 (Harmony OS)开发学习手册》（共计892页）:https://gitcode.com/HarmonyOS_MN/733GH/overview
如何快速入门？
1.基本概念
2.构建第一个ArkTS应用
3.……
鸿蒙开发面试真题（含参考答案）:
《OpenHarmony源码解析》:
- 搭建开发环境
- Windows 开发环境的搭建
- Ubuntu 开发环境搭建
- Linux 与 Windows 之间的文件共享
- ……
- 系统架构分析
- 构建子系统
- 启动流程
- 子系统
- 分布式任务调度子系统
- 分布式通信子系统
- 驱动子系统
- ……
OpenHarmony 设备开发学习手册:https://gitcode.com/HarmonyOS_MN/733GH/overview
![[uni-app]小兔鲜-01项目起步](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/48b649ed0bf9fcd00691f717afb2f6e5.png)
