宋宝华：当Linux内核遭遇鲨鱼—kernelshark

之前小弟一直在宣传推广火焰图，结果是很多童鞋凡事都用火焰图。说实话，火焰图特别适合分析运行时热点（无论是on-cpu、off-cpu、还是内存等，火焰图的想象力可以无穷放大），但是你要分析一个的如果是一个时序问题，比如系统启动的慢、一个软件启动的慢，用火焰图固然可能有一点帮助，但是帮助肯定很微妙。

因为这种某个过程慢的问题，是一个时序问题。不是一个运行时热点的问题，所以你最重要的是画出来你的这个过程的时序图。这里面说不定有I/O的牵绊，说不定就是狂占CPU，说不定谁傻不拉几地在sleep。

Linux界有一个杀手级分析Linux本身启动慢的工具，叫做bootchart，它其实把启动过程中进程的IO,CPU占用情况进行了描述。注意这类图都有一个共同特点，横轴是时间，纵轴是CPU、线程等的状态（运行、睡眠、IO什么的）。

bootchart确实有利于分析开机过程，但是你平时某个软件启动慢呢？或者更广泛地说，某个特定过程特别慢呢？或者更加更加广泛地说，我写的程序在系统里面是怎么在运行，几个线程怎么在跑？我们则要描绘出它的时序图。

这个时候，我们可以用perf的timechart，比如，下面我们写一个很简单的包含了2个线程周期循环做事情和睡眠的代码：

我们运行上面这个a.out，下面我们用perf录制系统的sched情况：

~$ sudo perf sched record -a
^C[ perf record: Woken up 1 times to write data ]
[ perf record: Captured and wrote 1.909 MB perf.data (9039 samples) ]

接下来生成timechart：

~$ sudo perf timechart
Written 6.4 seconds of trace to output.svg.

我们用firefox打开这个时序图：

时序图上我们看到了我的8个CPU的运行情况，以及a.out中2个线程一会儿 蓝色 （running）一会 灰色 （sleeping）的情况。我们看到，系统差不多在用CPU2和CPU7跑我们a.out里面的2个占用CPU比较高线程。

不过，这类工具里面压轴的不是perf timechart，说实话，有点太粗糙了！我们来看看大名鼎鼎的内核鲨鱼——kernelshark。

下面我们用trace-cmd来录制sched相关的trace点：

~$ sudo trace-cmd record -e 'sched_wakeup*' -e sched_switch -e 'sched_migrate*'
Hit Ctrl^C to stop recording
^CCPU0 data recorded at offset=0x60e000
    61440 bytes in size
CPU1 data recorded at offset=0x61d000
    184320 bytes in size
CPU2 data recorded at offset=0x64a000
    24576 bytes in size
CPU3 data recorded at offset=0x650000
    12288 bytes in size
CPU4 data recorded at offset=0x653000
    12288 bytes in size
CPU5 data recorded at offset=0x656000
    86016 bytes in size
CPU6 data recorded at offset=0x66b000
    172032 bytes in size
CPU7 data recorded at offset=0x695000
    28672 bytes in size

用kernelshark来打开录制的点：

~$ kernelshark trace.dat
Loading  "trace.dat"

看到下面的图形界面：

我们可以在UI上面进行各种操作，比如我们关注a.out，我们就选择task：

我们得到这样的视图：

比如我图上画的那个点，a.out的颜色发生了变化，而下面的文字则表达了发生变化的原因是调度，调度的目标是swapper,这个调度点发生在CPU4上面：

如果你期待的是一个横轴是时间，纵轴是每个线程、CPU在某个时间段里面在干什么的图，kernelshark，你当然值得拥有。