使用oprofile分析嵌入式linux性能（一）

1、Oprofile简介

oprofile 是Linux系统下一个低开销的系统全局的性能监视工具，利用处理器上所包含的专用的性能监视硬件（若没有性能监视硬件则使用一个基于计时器的代用品）来收集与性能相关的数据样品。它获得关于内核以及系统上的可执行文件的信息，例如内存是何时被引用的；L2缓存请求的数量；收到的硬件中断数量等。

Oprofile 在Linux上分两部分，一个是内核模块(oprofile.ko)，一个为用户空间的守护进程(oprofiled)。前者负责访问性能计数器或者注册基于时间采样的函数(使用register_timer_hook注册之，使时钟中断处理程序最后执行profile_tick 时可以访问之)，并采样置于内核的缓冲区内。后者在后台运行，负责从内核空间收集数据，写入文件。

其支持两种采样(sampling)方式：基于事件的采样(event based)和基于时间的采样(time   based)。基于事件的采样是oprofile只记录特定事件（比如L2 cache miss）的发生次数，当达到用户设定的定值时oprofile 就记录一下（采一个样）。这种方式需要CPU内部有性能计数器(performace counter)。基于时间的采样是oprofile借助OS时钟中断的机制，每个时钟中断oprofile都会记录一次(采一次样）。引入的目的在于，提供对没有性能计数器CPU的支持。其精度相对于基于事件的采样要低。

Oprofile的结构可以分为4个部分，kernel driver负责系能计数器数据的采集，每当count计数器最高位为1时发生中断，记录下发生中断时的EPC值，同时还要记录下进程的切换信息；OProfile daemon与内核交互，把内核采集的数据写入采样文件；OProfile control tools设置采样事件，周期等，控制采样的开始与结束；Post-profiling tools根据采样数据进行分析。各部分关系如下图所示：

Oprofile的特点如下：

l         无需重新编译源代码，如果不进行源代码及分析，连调试信息(-g option to gcc)也不是必须的。

l         只在内核中插入一个模块。

l         可以分析运行于系统之上的所有代码（禁用中断的代码除外）

l         系统的额外开销小，Oprofile会增加1%-8%的系统开销（取决于采样频率）

l         兼容所有2.2，2.4，2.6内核，可以运行在SMP系统之上

l         支持主流CPU架构，包括X86、arm、AVR32、mips、powerpc等