如何在进程中配置和采样英特尔性能计数器

Question

简而言之，我正在尝试在用户区基准测试过程中实现以下内容（伪代码，假设x86_64和UNIX系统）：

results[] = ...
for (iteration = 0; iteration < num_iterations; iteration++) {
    pctr_start = sample_pctr();
    the_benchmark();
    pctr_stop = sample_pctr();
    results[iteration] = pctr_stop - pctr_start;
}

FWIW，我正在考虑使用的性能计数器是CPU_CLK_UNHALTED.THREAD_ALL，以读取与时钟频率变化无关的核心周期数（在earlier question我一直计划使用TSC寄存器这，但唉，这不是这个注册表所测量的内容。）

我的初衷是使用内联汇编程序首先使用WRMSR配置计数器，然后使用RDPMC内的sample_pctr()来读取计数器。

我偶然发现了第一道障碍，因为编写MSR需要内核权限。事实上你似乎可以从用户空间读取计数器（如果配置正确），但是配置计数器（带有MSR）的行为需要由内核。

有没有人知道要求内核从用户空间配置性能计数器的轻量级方法，以便我可以在我的基准测试工具中使用RDPMC？

我已经研究过/想过：

• 适用于Linux的Perf工具。似乎是为了在整个过程的生命周期内进行采样，而不是作为特定点（在每次迭代之前和之后）的过程中进行采样。
• 直接使用perf系统调用（即perf_event_open）。看起来计数器值只会定期更新（使用采样率）或计数器超过阈值后。在我问的那一刻，我正好需要计数器值。这就是RDPMC看起来如此吸引人的原因。我想经常采样会使性能计数器读数产生偏差。
• PAPI以perf为基础，因此可能会继承上述问题。
• 编写内核模块 - 太费力，太容易出错。

理想情况下，我想要一个适用于OpenBSD和Linux的解决方案，但不知何故，我认为这是一个很高的订单。也许现在只适用于Linux。

非常感谢任何帮助。感谢。

编辑：我刚刚找到了Linux msr device node，这可能已经足够了。我会留下这个问题以防出现更好的答案。

Answer 1

对于Linux来说，似乎最好的方法是使用the msr device node。

您只需打开一个设备节点，寻找所需的MSR地址，然后读取或写入8个字节。

OpenBSD更难，因为（在撰写本文时）MSR没有用户空间代理。因此，您需要编写内核模块或手动实现sysctl。