From 3ad1dd478a5176ae91ea23d6a81268ba6749cd5c Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: LiteOS2021 Date: Tue, 30 Nov 2021 10:12:58 +0800 Subject: [PATCH] add lms and perf doc Close:#I4JE7I Signed-off-by: LiteOS2021 Change-Id: I9a439a15f94e8cfe3c39a687f1c8cfdaaed05078 --- zh-cn/device-dev/kernel/Readme-CN.md | 3 + .../kernel/kernel-mini-debug-lms.md | 293 ++++++++++ .../kernel/kernel-small-debug-lms.md | 477 +++++++++++++++++ .../kernel/kernel-small-debug-perf.md | 506 ++++++++++++++++++ 4 files changed, 1279 insertions(+) create mode 100644 zh-cn/device-dev/kernel/kernel-mini-debug-lms.md create mode 100644 zh-cn/device-dev/kernel/kernel-small-debug-lms.md create mode 100644 zh-cn/device-dev/kernel/kernel-small-debug-perf.md diff --git a/zh-cn/device-dev/kernel/Readme-CN.md b/zh-cn/device-dev/kernel/Readme-CN.md index b63423d773e..3197acaa99c 100755 --- a/zh-cn/device-dev/kernel/Readme-CN.md +++ b/zh-cn/device-dev/kernel/Readme-CN.md @@ -51,6 +51,7 @@ - [踩内存检测](kernel-mini-memory-debug-cet.md) - [异常调测](kernel-mini-memory-exception.md) - [Trace调测](kernel-mini-memory-trace.md) + - [LMS调测](kernel-mini-debug-lms.md) - [附录](kernel-mini-app.md) - [内核编码规范](kernel-mini-appx-code.md) - [基本数据结构](kernel-mini-appx-data.md) @@ -165,6 +166,8 @@ - [魔法键使用方法](kernel-small-debug-shell-magickey.md) - [用户态异常信息说明](kernel-small-debug-shell-error.md) - [Trace调测](kernel-small-debug-trace.md) + - [Perf调测](kernel-small-debug-perf.md) + - [LMS调测](kernel-small-debug-lms.md) - [进程调测](kernel-small-debug-process.md) - [CPU占用率](kernel-small-debug-process-cpu.md) - [内存调测](kernel-small-debug-memory.md) diff --git a/zh-cn/device-dev/kernel/kernel-mini-debug-lms.md b/zh-cn/device-dev/kernel/kernel-mini-debug-lms.md new file mode 100644 index 00000000000..faf8e495fd9 --- /dev/null +++ b/zh-cn/device-dev/kernel/kernel-mini-debug-lms.md @@ -0,0 +1,293 @@ +# LMS调测 + +- [基本概念](#section1) + +- [运行机制](#section2) + +- [接口说明](#section3) + +- [开发指导](#section4) + + - [开发流程](#section4.1.1) + + - [编程实例](#section4.1.2) + + - [实例代码](#section4.1.3) + + - [结果验证](#section4.1.4) + + +## 基本概念 +LMS全称为Lite Memory Sanitizer，是一种实时检测内存操作合法性的调测工具。LMS能够实时检测缓冲区溢出（buffer overflow），释放后使用（use after free) 和重复释放（double Free), 在异常发生的第一时间通知操作系统，结合backtrace等定位手段，能准确定位到产生内存问题的代码行，极大提升内存问题定位效率。 + +## 运行机制 +LMS使用影子内存映射标记系统内存的状态，一共可标记为三个状态：可读写，不可读写，已释放。影子内存存放在内存池的尾部。 + +- 内存从堆上申请后，会将数据区的影子内存设置为“可读写”状态，并将头结点区的影子内存设置为“不可读写”状态。 + +- 内存在堆上被释放时，会将被释放内存的影子内存设置为“已释放”状态。 + +- 编译代码时，会在代码中的读写指令前插入检测函数，对地址的合法性进行检验。主要是检测访问内存的影子内存的状态值，若检测到影子内存为不可读写，则会报溢出错误；若检测到影子内存为已释放，则会报释放后使用错误。 + +- 在内存释放时，会检测被释放地址的影子内存状态值，若检测到影子内存非可读写，则会报重复释放错误。 + +## 接口说明 + +OpenHarmony LiteOS-M内核的LMS模块提供下面几种功能，接口详细信息可以查看[API](https://gitee.com/openharmony/kernel_liteos_m/blob/master/components/lms/los_lms.h)参考。 + + +1. 支持多内存池检测； + +2. 支持LOS_MemAlloc、LOS_MemAllocAlign、LOS_MemRealloc申请出的内存检测； + +3. 支持安全函数的访问检测（默认开启）； + +4. 支持libc 高频函数的访问检测，包括：memset、memcpy、memmove、strcat、strcpy、strncat、strncpy。 + +5. 可动态设置的功能如下： + +**表 1** LMS模块接口说明 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

功能分类

+

接口名

+

描述

+

添加指定内存池被检测

+

LOS_LmsCheckPoolAdd

+

将指定内存池的地址范围添加到LMS的内存检测链表上，当访问的地址在链表范围内时，LMS才进行合法性校验；且LOS_MemInit接口会调用该接口，默认将初始化的内存池挂入到检测链表中。

+

删除指定内存池不被检测

+

LOS_LmsCheckPoolDel

+

不检测指定内存池地址范围内的合法性校验。

+

使能指定内存段锁保护

+

LOS_LmsAddrProtect

+

为某段内存地址上锁，设置为不可读写，一旦访问则报错。

+

去能指定内存段锁保护

+

LOS_LmsAddrDisableProtect

+

为某段内存地址解锁，设置为可读写。

+
+ + +## 开发指导 + +### 开发流程 + +开启LMS调测的典型流程如下： + +1. 配置LMS模块相关宏。 + + 配置LMS控制宏LOSCFG_KERNEL_LMS，默认关，在kernel/liteos_a目录下执行 make update_config命令配置"Kernel->Enable Lite Memory Sanitizer"中打开： + + | 配置项 | menuconfig选项 | 含义 | 设置值 | + | ------------------------------ | ------------------------------------------------------------ | ------------------------------------------------------------ | ------ | + | LOSCFG_KERNEL_LMS | Enable Lms Feature | Lms模块的裁剪开关 | YES/NO | + | LOSCFG_LMS_MAX_RECORD_POOL_NUM | Lms check pool max num | LMS支持的检测内存池最大个数 | INT | + | LOSCFG_LMS_LOAD_CHECK | Enable lms read check | LMS内存读检测的裁剪开关 | YES/NO | + | LOSCFG_LMS_STORE_CHECK | Enable lms write check | LMS内存写检测的裁剪开关 | YES/NO | + | LOSCFG_LMS_CHECK_STRICT | Enable lms strict check, byte-by-byte | LMS内存逐字节严格检测的裁剪开关 | YES/NO | + +2. 在被检测模块的编译脚本中，增加LMS检测编译选项-fsanitize=kernel-address。 + +3. 为避免编译器优化，增加-O0编译选项。 + +4. gcc与clang编译选项存在差异，参照如下示例： + + ``` + if ("$ohos_build_compiler_specified" == "gcc") { + cflags_c = [ + "-O0", + "-fsanitize=kernel-address", + ] + } else { + cflags_c = [ + "-O0", + "-fsanitize=kernel-address", + "-mllvm", + "-asan-instrumentation-with-call-threshold=0", + "-mllvm", + "-asan-stack=0", + "-mllvm", + "-asan-globals=0", + ] + } + ``` + +5. 重新编译，查看串口输出。如果检测到内存问题，会输出检测结果。 + +### 编程实例 + + 本实例实现如下功能： + + 1. 创建一个用于Lms测试的任务。 + + 2. 构造内存溢出错误和释放后使用错误。 + + 3. 添加-fsanitize=kernel-address后编译执行，观察输出结果 + +### 示例代码 + +实例代码如下： + +```C +#define PAGE_SIZE (0x1000U) +#define INDEX_MAX 20 + +UINT32 g_lmsTestTaskId; +char g_testLmsPool[2 * PAGE_SIZE]; + +STATIC VOID testPoolInit(void) +{ + UINT32 ret = LOS_MemInit(g_testLmsPool, 2 * PAGE_SIZE); + if (ret != 0) { + PRINT_ERR("%s failed, ret = 0x%x\n", __FUNCTION__, ret); + return; + } +} + +static VOID LmsTestOsmallocOverflow(VOID) +{ + PRINTK("\n######%s start ######\n", __FUNCTION__); + UINT32 i; + CHAR *str = (CHAR *)LOS_MemAlloc(g_testLmsPool, INDEX_MAX); + PRINTK("str[%2d]=0x%2x ", INDEX_MAX, str[INDEX_MAX]); /* trigger heap overflow at str[INDEX_MAX] */ + PRINTK("\n######%s stop ######\n", __FUNCTION__); +} + +static VOID LmsTestUseAfterFree(VOID) +{ + PRINTK("\n######%s start ######\n", __FUNCTION__); + UINT32 i; + CHAR *str = (CHAR *)LOS_MemAlloc(g_testLmsPool, INDEX_MAX); + LOS_MemFree(g_testLmsPool, str); + PRINTK("str[%2d]=0x%2x ", 0, str[0]); /* trigger use after free at str[0] */ + PRINTK("\n######%s stop ######\n", __FUNCTION__); +} + +VOID LmsTestCaseTask(VOID) +{ + testPoolInit(); + LmsTestOsmallocOverflow(); + LmsTestUseAfterFree(); +} + +UINT32 Example_Lms_test(VOID){ + UINT32 ret; + TSK_INIT_PARAM_S lmsTestTask; + /* 创建用于lms测试的任务 */ + memset(&lmsTestTask, 0, sizeof(TSK_INIT_PARAM_S)); + lmsTestTask.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)LmsTestCaseTask; + lmsTestTask.pcName = "TestLmsTsk"; /* 测试任务名称 */ + lmsTestTask.uwStackSize = 0x800; + lmsTestTask.usTaskPrio = 5; + lmsTestTask.uwResved = LOS_TASK_STATUS_DETACHED; + ret = LOS_TaskCreate(&g_lmsTestTaskId, &lmsTestTask); + if(ret != LOS_OK){ + PRINT_ERR("LmsTestTask create failed .\n"); + return LOS_NOK; + } + return LOS_OK; +} +``` + +### 结果验证 + +输出结果如下： + +```c +######LmsTestOsmallocOverflow start ###### +[ERR]***** Kernel Address Sanitizer Error Detected Start ***** +[ERR]Heap buffer overflow error detected +[ERR]Illegal READ address at: [0x4157a3c8] +[ERR]Shadow memory address: [0x4157be3c : 4] Shadow memory value: [2] +OsBackTrace fp = 0x402c0f88 +runTask->taskName = LmsTestCaseTask +runTask->taskID = 2 +*******backtrace begin******* +traceback fp fixed, trace using fp = 0x402c0fd0 +traceback 0 -- lr = 0x400655a4 fp = 0x402c0ff8 +traceback 1 -- lr = 0x40065754 fp = 0x402c1010 +traceback 2 -- lr = 0x40044bd0 fp = 0x402c1038 +traceback 3 -- lr = 0x40004e14 fp = 0xcacacaca + +[LMS] Dump info around address [0x4157a3c8]: + + [0x4157a3a0]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3a | 0]: 1 1 + [0x4157a3a8]: ba dc cd ab 00 00 00 00 | [0x4157be3a | 4]: 2 2 + [0x4157a3b0]: 20 00 00 80 00 00 00 00 | [0x4157be3b | 0]: 2 0 + [0x4157a3b8]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3b | 4]: 0 0 + [0x4157a3c0]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3c | 0]: 0 0 + [0x4157a3c8]: [ba] dc cd ab a8 a3 57 41 | [0x4157be3c | 4]: [2] 2 + [0x4157a3d0]: 2c 1a 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3d | 0]: 2 3 + [0x4157a3d8]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3d | 4]: 3 3 + [0x4157a3e0]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3e | 0]: 3 3 + [0x4157a3e8]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3e | 4]: 3 3 + [0x4157a3f0]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3f | 0]: 3 3 +[ERR]***** Kernel Address Sanitizer Error Detected End ***** +str[20]=0xffffffba +######LmsTestOsmallocOverflow stop ###### + +###### LmsTestUseAfterFree start ###### +[ERR]***** Kernel Address Sanitizer Error Detected Start ***** +[ERR]Use after free error detected +[ERR]Illegal READ address at: [0x4157a3d4] +[ERR]Shadow memory address: [0x4157be3d : 2] Shadow memory value: [3] +OsBackTrace fp = 0x402c0f90 +runTask->taskName = LmsTestCaseTask +runTask->taskID = 2 +*******backtrace begin******* +traceback fp fixed, trace using fp = 0x402c0fd8 +traceback 0 -- lr = 0x40065680 fp = 0x402c0ff8 +traceback 1 -- lr = 0x40065758 fp = 0x402c1010 +traceback 2 -- lr = 0x40044bd0 fp = 0x402c1038 +traceback 3 -- lr = 0x40004e14 fp = 0xcacacaca + +[LMS] Dump info around address [0x4157a3d4]: + + [0x4157a3a8]: ba dc cd ab 00 00 00 00 | [0x4157be3a | 4]: 2 2 + [0x4157a3b0]: 20 00 00 80 00 00 00 00 | [0x4157be3b | 0]: 2 0 + [0x4157a3b8]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3b | 4]: 0 0 + [0x4157a3c0]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3c | 0]: 0 0 + [0x4157a3c8]: ba dc cd ab a8 a3 57 41 | [0x4157be3c | 4]: 2 2 + [0x4157a3d0]: 2c 1a 00 00 [00] 00 00 00 | [0x4157be3d | 0]: 2 [3] + [0x4157a3d8]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3d | 4]: 3 3 + [0x4157a3e0]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3e | 0]: 3 3 + [0x4157a3e8]: ba dc cd ab c8 a3 57 41 | [0x4157be3e | 4]: 2 2 + [0x4157a3f0]: 0c 1a 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3f | 0]: 2 3 + [0x4157a3f8]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3f | 4]: 3 3 +[ERR]***** Kernel Address Sanitizer Error Detected End ***** +str[ 0]=0x 0 +######LmsTestUseAfterFree stop ###### +``` +输出的关键信息包括： +- 错误类型： + - Heap buffer overflow堆内存越界 + - Use after free 释放后使用 +- 错误操作： + - Illegal Read非法读 + - Illegal Write非法写 + - Illegal Double free重复释放 +- 上下文： + - 当前任务信息（taskName， taskId） + - 回溯栈(backtrace) +- 出错地址的内存信息： + - 内存的值、及对应影子内存的值 + - 内存地址：内存值| [影子内存地址 | 影子内存字节内偏移]:影子内存值 + - 影子内存值：0（可读可写）、3（已释放）、2（红区）、1（填充值）。 diff --git a/zh-cn/device-dev/kernel/kernel-small-debug-lms.md b/zh-cn/device-dev/kernel/kernel-small-debug-lms.md new file mode 100644 index 00000000000..708a386da74 --- /dev/null +++ b/zh-cn/device-dev/kernel/kernel-small-debug-lms.md @@ -0,0 +1,477 @@ +# LMS调测 + +- [基本概念](#section1) + +- [运行机制](#section2) + +- [接口说明](#section3) + + - [内核态](#section3.1) + + - [用户态](#section3.2) + +- [开发指导](#section4) + + - [内核态开发流程](#section4.1.1) + + - [内核态编程实例](#section4.1.2) + + - [内核态实例代码](#section4.1.3) + + - [内核态结果验证](#section4.1.4) + + - [用户态开发流程](#section4.2.1) + + - [用户态编程实例](#section4.2.2) + + - [用户态实例代码](#section4.2.3) + + - [用户态结果验证](#section4.2.4) + +## 基本概念 +LMS全称为Lite Memory Sanitizer，是一种实时检测内存操作合法性的调测工具。LMS能够实时检测缓冲区溢出（buffer overflow），释放后使用（use after free) 和重复释放（double Free), 在异常发生的第一时间通知操作系统，结合backtrace等定位手段，能准确定位到产生内存问题的代码行，极大提升内存问题定位效率。 + +## 运行机制 +LMS使用影子内存映射标记系统内存的状态，一共可标记为三个状态：可读写，不可读写，已释放。影子内存存放在内存池的尾部。 + +- 内存从堆上申请后，会将数据区的影子内存设置为“可读写”状态，并将头结点区的影子内存设置为“不可读写”状态。 + +- 内存在堆上被释放时，会将被释放内存的影子内存设置为“已释放”状态。 + +- 编译代码时，会在代码中的读写指令前插入检测函数，对地址的合法性进行检验。主要是检测访问内存的影子内存的状态值，若检测到影子内存为不可读写，则会报溢出错误；若检测到影子内存为已释放，则会报释放后使用错误。 + +- 在内存释放时，会检测被释放地址的影子内存状态值，若检测到影子内存非可读写，则会报重复释放错误。 + +## 接口说明 + +### 内核态 + +OpenHarmony LiteOS-A内核的LMS模块提供下面几种功能，接口详细信息可以查看[API](https://gitee.com/openharmony/kernel_liteos_a/blob/master/kernel/include/los_lms.h)参考。 + + +1. 支持多内存池检测； + +2. 支持LOS_MemAlloc、LOS_MemAllocAlign、LOS_MemRealloc申请出的内存检测； + +3. 支持安全函数的访问检测（默认开启）； + +4. 支持libc 高频函数的访问检测，包括：memset、memcpy、memmove、strcat、strcpy、strncat、strncpy。 + +5. 可动态设置的功能如下： + +**表 1** LMS模块接口说明 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

功能分类

+

接口名

+

描述

+

添加指定内存池被检测

+

LOS_LmsCheckPoolAdd

+

将指定内存池的地址范围添加到LMS的内存检测链表上，当访问的地址在链表范围内时，LMS才进行合法性校验；且LOS_MemInit接口会调用该接口，默认将初始化的内存池挂入到检测链表中。

+

删除指定内存池不被检测

+

LOS_LmsCheckPoolDel

+

不检测指定内存池地址范围内的合法性校验。

+

使能指定内存段锁保护

+

LOS_LmsAddrProtect

+

为某段内存地址上锁，设置为不可读写，一旦访问则报错。

+

去能指定内存段锁保护

+

LOS_LmsAddrDisableProtect

+

为某段内存地址解锁，设置为可读写。

+
+ + +### 用户态 + +用户态仅提供LMS检测库，不提供对外接口。 + +## 开发指导 + +### 内核态开发流程 + +开启LMS调测的典型流程如下： + +1. 配置LMS模块相关宏。 + + 配置LMS控制宏LOSCFG_KERNEL_LMS，默认关，在kernel/liteos_a目录下执行 make update_config命令配置"Kernel->Enable Lite Memory Sanitizer"中打开： + + | 配置项 | menuconfig选项 | 含义 | 设置值 | + | ------------------------------ | ------------------------------------------------------------ | ------------------------------------------------------------ | ------ | + | LOSCFG_KERNEL_LMS | Enable Lms Feature | Lms模块的裁剪开关 | YES/NO | + | LOSCFG_LMS_MAX_RECORD_POOL_NUM | Lms check pool max num | LMS支持的检测内存池最大个数 | INT | + | LOSCFG_LMS_LOAD_CHECK | Enable lms read check | LMS内存读检测的裁剪开关 | YES/NO | + | LOSCFG_LMS_STORE_CHECK | Enable lms write check | LMS内存写检测的裁剪开关 | YES/NO | + | LOSCFG_LMS_CHECK_STRICT | Enable lms strict check, byte-by-byte | LMS内存逐字节严格检测的裁剪开关 | YES/NO | + +2. 在被检测模块的编译脚本中，增加LMS检测编译选项-fsanitize=kernel-address。 + +3. 为避免编译器优化，增加-O0编译选项。 + +4. gcc与clang编译选项存在差异，参照如下示例： + + ``` + if ("$ohos_build_compiler_specified" == "gcc") { + cflags_c = [ + "-O0", + "-fsanitize=kernel-address", + ] + } else { + cflags_c = [ + "-O0", + "-fsanitize=kernel-address", + "-mllvm", + "-asan-instrumentation-with-call-threshold=0", + "-mllvm", + "-asan-stack=0", + "-mllvm", + "-asan-globals=0", + ] + } + ``` + +5. 重新编译，查看串口输出。如果检测到内存问题，会输出检测结果。 + +### 内核态编程实例 + + 本实例实现如下功能： + + 1. 创建一个用于Lms测试的任务。 + + 2. 构造内存溢出错误和释放后使用错误。 + + 3. 添加-fsanitize=kernel-address后编译执行，观察输出结果 + +### 内核态示例代码 + +实例代码如下： + +```C +#define PAGE_SIZE (0x1000U) +#define INDEX_MAX 20 + +UINT32 g_lmsTestTaskId; +char g_testLmsPool[2 * PAGE_SIZE]; + +STATIC VOID testPoolInit(void) +{ + UINT32 ret = LOS_MemInit(g_testLmsPool, 2 * PAGE_SIZE); + if (ret != 0) { + PRINT_ERR("%s failed, ret = 0x%x\n", __FUNCTION__, ret); + return; + } +} + +static VOID LmsTestOsmallocOverflow(VOID) +{ + PRINTK("\n######%s start ######\n", __FUNCTION__); + UINT32 i; + CHAR *str = (CHAR *)LOS_MemAlloc(g_testLmsPool, INDEX_MAX); + PRINTK("str[%2d]=0x%2x ", INDEX_MAX, str[INDEX_MAX]); /* trigger heap overflow at str[INDEX_MAX] */ + PRINTK("\n######%s stop ######\n", __FUNCTION__); +} + +static VOID LmsTestUseAfterFree(VOID) +{ + PRINTK("\n######%s start ######\n", __FUNCTION__); + UINT32 i; + CHAR *str = (CHAR *)LOS_MemAlloc(g_testLmsPool, INDEX_MAX); + LOS_MemFree(g_testLmsPool, str); + PRINTK("str[%2d]=0x%2x ", 0, str[0]); /* trigger use after free at str[0] */ + PRINTK("\n######%s stop ######\n", __FUNCTION__); +} + +VOID LmsTestCaseTask(VOID) +{ + testPoolInit(); + LmsTestOsmallocOverflow(); + LmsTestUseAfterFree(); +} + +UINT32 Example_Lms_test(VOID){ + UINT32 ret; + TSK_INIT_PARAM_S lmsTestTask; + /* 创建用于lms测试的任务 */ + memset(&lmsTestTask, 0, sizeof(TSK_INIT_PARAM_S)); + lmsTestTask.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)LmsTestCaseTask; + lmsTestTask.pcName = "TestLmsTsk"; /* 测试任务名称 */ + lmsTestTask.uwStackSize = 0x800; + lmsTestTask.usTaskPrio = 5; + lmsTestTask.uwResved = LOS_TASK_STATUS_DETACHED; + ret = LOS_TaskCreate(&g_lmsTestTaskId, &lmsTestTask); + if(ret != LOS_OK){ + PRINT_ERR("LmsTestTask create failed .\n"); + return LOS_NOK; + } + return LOS_OK; +} +LOS_MODULE_INIT(Example_Lms_test, LOS_INIT_LEVEL_KMOD_EXTENDED); +``` + +### 内核态结果验证 + +输出结果如下： + +```c +######LmsTestOsmallocOverflow start ###### +[ERR][KProcess:LmsTestCaseTask]***** Kernel Address Sanitizer Error Detected Start ***** +[ERR][KProcess:LmsTestCaseTask]Heap buffer overflow error detected +[ERR][KProcess:LmsTestCaseTask]Illegal READ address at: [0x4157a3c8] +[ERR][KProcess:LmsTestCaseTask]Shadow memory address: [0x4157be3c : 4] Shadow memory value: [2] +OsBackTrace fp = 0x402c0f88 +runTask->taskName = LmsTestCaseTask +runTask->taskID = 2 +*******backtrace begin******* +traceback fp fixed, trace using fp = 0x402c0fd0 +traceback 0 -- lr = 0x400655a4 fp = 0x402c0ff8 +traceback 1 -- lr = 0x40065754 fp = 0x402c1010 +traceback 2 -- lr = 0x40044bd0 fp = 0x402c1038 +traceback 3 -- lr = 0x40004e14 fp = 0xcacacaca + +[LMS] Dump info around address [0x4157a3c8]: + + [0x4157a3a0]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3a | 0]: 1 1 + [0x4157a3a8]: ba dc cd ab 00 00 00 00 | [0x4157be3a | 4]: 2 2 + [0x4157a3b0]: 20 00 00 80 00 00 00 00 | [0x4157be3b | 0]: 2 0 + [0x4157a3b8]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3b | 4]: 0 0 + [0x4157a3c0]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3c | 0]: 0 0 + [0x4157a3c8]: [ba] dc cd ab a8 a3 57 41 | [0x4157be3c | 4]: [2] 2 + [0x4157a3d0]: 2c 1a 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3d | 0]: 2 3 + [0x4157a3d8]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3d | 4]: 3 3 + [0x4157a3e0]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3e | 0]: 3 3 + [0x4157a3e8]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3e | 4]: 3 3 + [0x4157a3f0]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3f | 0]: 3 3 +[ERR][KProcess:LmsTestCaseTask]***** Kernel Address Sanitizer Error Detected End ***** +str[20]=0xffffffba +######LmsTestOsmallocOverflow stop ###### + +###### LmsTestUseAfterFree start ###### +[ERR][KProcess:LmsTestCaseTask]***** Kernel Address Sanitizer Error Detected Start ***** +[ERR][KProcess:LmsTestCaseTask]Use after free error detected +[ERR][KProcess:LmsTestCaseTask]Illegal READ address at: [0x4157a3d4] +[ERR][KProcess:LmsTestCaseTask]Shadow memory address: [0x4157be3d : 2] Shadow memory value: [3] +OsBackTrace fp = 0x402c0f90 +runTask->taskName = LmsTestCaseTask +runTask->taskID = 2 +*******backtrace begin******* +traceback fp fixed, trace using fp = 0x402c0fd8 +traceback 0 -- lr = 0x40065680 fp = 0x402c0ff8 +traceback 1 -- lr = 0x40065758 fp = 0x402c1010 +traceback 2 -- lr = 0x40044bd0 fp = 0x402c1038 +traceback 3 -- lr = 0x40004e14 fp = 0xcacacaca + +[LMS] Dump info around address [0x4157a3d4]: + + [0x4157a3a8]: ba dc cd ab 00 00 00 00 | [0x4157be3a | 4]: 2 2 + [0x4157a3b0]: 20 00 00 80 00 00 00 00 | [0x4157be3b | 0]: 2 0 + [0x4157a3b8]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3b | 4]: 0 0 + [0x4157a3c0]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3c | 0]: 0 0 + [0x4157a3c8]: ba dc cd ab a8 a3 57 41 | [0x4157be3c | 4]: 2 2 + [0x4157a3d0]: 2c 1a 00 00 [00] 00 00 00 | [0x4157be3d | 0]: 2 [3] + [0x4157a3d8]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3d | 4]: 3 3 + [0x4157a3e0]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3e | 0]: 3 3 + [0x4157a3e8]: ba dc cd ab c8 a3 57 41 | [0x4157be3e | 4]: 2 2 + [0x4157a3f0]: 0c 1a 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3f | 0]: 2 3 + [0x4157a3f8]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x4157be3f | 4]: 3 3 +[ERR][KProcess:LmsTestCaseTask]***** Kernel Address Sanitizer Error Detected End ***** +str[ 0]=0x 0 +######LmsTestUseAfterFree stop ###### +``` +输出的关键信息包括： +- 错误类型： + - Heap buffer overflow堆内存越界 + - Use after free 释放后使用 +- 错误操作： + - Illegal Read非法读 + - Illegal Write非法写 + - Illegal Double free重复释放 +- 上下文： + - 当前任务信息（taskName， taskId） + - 回溯栈(backtrace) +- 出错地址的内存信息： + - 内存的值、及对应影子内存的值 + - 内存地址：内存值| [影子内存地址 | 影子内存字节内偏移]:影子内存值 + - 影子内存值：0（可读可写）、3（已释放）、2（红区）、1（填充值）。 + + +### 用户态开发流程 +在待检测的app编译脚本中，添加如下参数即可， 完整示例可参见/kernel/liteos_a/apps/lms/BUILD.gn +``` +if ("$ohos_build_compiler_specified" == "gcc") { + cflags_c = [ + "-O0", + "-fsanitize=kernel-address", + "-funwind-tables", + "-fasynchronous-unwind-tables", + ] + } else { + cflags_c = [ + "-O0", + "-fsanitize=kernel-address", + "-mllvm", + "-asan-instrumentation-with-call-threshold=0", + "-mllvm", + "-asan-stack=0", + "-mllvm", + "-asan-globals=0", + "-funwind-tables", + "-fasynchronous-unwind-tables", + ] + } + ldflags = [ + "-rdynamic", + "-lunwind", + "-lusrlms", + "-Wl,--wrap=realloc", + "-Wl,--wrap=calloc", + "-Wl,--wrap=malloc", + "-Wl,--wrap=free", + "-Wl,--wrap=valloc", + "-Wl,--wrap=aligned_alloc", + "-Wl,--wrap=memset", + "-Wl,--wrap=memcpy", + "-Wl,--wrap=memmove", + "-Wl,--wrap=strcpy", + "-Wl,--wrap=strcat", + ] + deps = [ "//kernel/liteos_a/kernel/extended/lms/usr:usrlmslib" ] + ``` + +### 用户态编程实例 + + 本实例实现如下功能： + + 1. 构造内存溢出错误和释放后使用错误。 + + 2. 添加对应编译选项后，重新编译执行 + +### 用户态示例代码 +实例代码如下 +```c +static void BufWriteTest(void *buf, int start, int end) +{ + for (int i = start; i <= end; i++) { + ((char *)buf)[i] = 'a'; + } +} + +static void BufReadTest(void *buf, int start, int end) +{ + char tmp; + for (int i = start; i <= end; i++) { + tmp = ((char *)buf)[i]; + } +} + +static void LmsMallocTest(void) +{ + printf("\n-------- LmsMallocTest Start --------\n"); + char *buf = (char *)malloc(16); + BufReadTest(buf, -1, 16); + free(buf); + printf("\n-------- LmsMallocTest End --------\n"); +} + +static void LmsFreeTest(void) +{ + printf("\n-------- LmsFreeTest Start --------\n"); + char *buf = (char *)malloc(16); + free(buf); + BufReadTest(buf, 1, 1); + free(buf); + printf("\n-------- LmsFreeTest End --------\n"); +} + +int main(int argc, char * const * argv) +{ + printf("\n############### Lms Test start ###############\n"); + char *tmp = (char *)malloc(5000); + LmsMallocTest(); + LmsFreeTest(); + printf("\n############### Lms Test End ###############\n"); +} +``` +### 用户态结果验证 +输出结果如下： + +```c +***** Lite Memory Sanitizer Error Detected ***** +Heap buffer overflow error detected! +Illegal READ address at: [0x1f8b3edf] +Shadow memory address: [0x3d34d3ed : 6] Shadow memory value: [2] + +Accessable heap addr 0 +Heap red zone 2 +Heap freed buffer 3 + +Dump info around address [0x1f8b3edf]: + + [0x1f8b3eb8]: 74 55 8b 1f 74 55 8b 1f | [0x3d34d3eb | 4]: 0 0 + [0x1f8b3ec0]: f8 9c 8b 1f 00 00 00 00 | [0x3d34d3ec | 0]: 0 0 + [0x1f8b3ec8]: 00 00 00 00 9c fc fc fc | [0x3d34d3ec | 4]: 0 0 + [0x1f8b3ed0]: 21 00 00 00 41 00 00 00 | [0x3d34d3ed | 0]: 0 0 + [0x1f8b3ed8]: 60 55 8b 1f 60 55 8b [1f]| [0x3d34d3ed | 4]: 2 [2] + [0x1f8b3ee0]: 50 4e 0b 00 00 00 00 00 | [0x3d34d3ee | 0]: 0 0 + [0x1f8b3ee8]: 09 00 00 00 00 00 00 00 | [0x3d34d3ee | 4]: 0 0 + [0x1f8b3ef0]: 00 00 00 00 08 03 09 00 | [0x3d34d3ef | 0]: 2 2 + [0x1f8b3ef8]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x3d34d3ef | 4]: 2 2 +***** Lite Memory Sanitizer Error Detected End ***** + +Backtrace() returned 5 addresses + #01: [0x4d6c] -> ./sample_usr_lms + #02: <(null)+0x2004074>[0x4074] -> ./sample_usr_lms + #03: <(null)+0x2003714>[0x3714] -> ./sample_usr_lms + #04: [0x363c] -> ./sample_usr_lms + #05: <(null)+0x1f856f30>[0x56f30] -> /lib/libc.so +-------- LMS_malloc_test End -------- + +***** Lite Memory Sanitizer Error Detected ***** +Use after free error detected! +Illegal Double free address at: [0x1f8b3ee0] +Shadow memory address: [0x3d34d3ee : 0] Shadow memory value: [3] + +Accessable heap addr 0 +Heap red zone 2 +Heap freed buffer 3 + + +Dump info around address [0x1f8b3ee0]: + + [0x1f8b3ec0]: f8 9c 8b 1f 00 00 00 00 | [0x3d34d3ec | 0]: 0 0 + [0x1f8b3ec8]: 00 00 00 00 fc fd fc fc | [0x3d34d3ec | 4]: 0 0 + [0x1f8b3ed0]: 21 00 00 00 20 01 00 00 | [0x3d34d3ed | 0]: 0 0 + [0x1f8b3ed8]: 60 55 8b 1f 60 55 8b 1f | [0x3d34d3ed | 4]: 2 2 + [0x1f8b3ee0]: [20] 60 9a 1f 40 61 9a 1f | [0x3d34d3ee | 0]: [3] 3 + [0x1f8b3ee8]: 60 62 9a 1f 80 63 9a 1f | [0x3d34d3ee | 4]: 3 3 + [0x1f8b3ef0]: 20 40 8b 1f 20 20 8b 1f | [0x3d34d3ef | 0]: 3 3 + [0x1f8b3ef8]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x3d34d3ef | 4]: 3 3 + [0x1f8b3f00]: 00 00 00 00 00 00 00 00 | [0x3d34d3f0 | 0]: 3 3 +***** Lite Memory Sanitizer Error Detected End ***** + +Backtrace() returned 5 addresses + #01: [0x4d6c] -> ./sample_usr_lms + #02: [0x5548] -> ./sample_usr_lms + #03: <(null)+0x2003fc4>[0x3fc4] -> ./sample_usr_lms + #04: [0x3664] -> ./sample_usr_lms + #05: <(null)+0x1f856f30>[0x56f30] -> /lib/libc.so + +-------- LMS_free_test End -------- +``` +输出的Backtrace中包含地址所在的文件名，用户需查找对应文件中地址对应的代码行号。 diff --git a/zh-cn/device-dev/kernel/kernel-small-debug-perf.md b/zh-cn/device-dev/kernel/kernel-small-debug-perf.md new file mode 100644 index 00000000000..6fa440f4f72 --- /dev/null +++ b/zh-cn/device-dev/kernel/kernel-small-debug-perf.md @@ -0,0 +1,506 @@ +# Perf调测 + +- [基本概念](#section1) + +- [运行机制](#section2) + +- [接口说明](#section3) + + - [内核态](#section3.1) + + - [用户态](#section3.2) + +- [开发指导](#section4) + + - [内核态开发流程](#section4.1.1) + + - [内核态编程实例](#section4.1.2) + + - [内核态实例代码](#section4.1.3) + + - [内核态结果验证](#section4.1.4) + + - [用户态开发流程](#section4.2.1) + + - [用户态编程实例](#section4.2.2) + + - [用户态实例代码](#section4.2.3) + + - [用户态结果验证](#section4.2.4) + +## 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 + +### 内核态 + +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](https://gitee.com/openharmony/kernel_liteos_a/blob/master/kernel/include/los_perf.h)参考。 + +**表 1** Perf模块接口说明 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

功能分类

+

接口名

+

描述

+

开启/停止Perf采样

+

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

+
+ +1. 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。 + +2. 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。 + +3. 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： + ```c + 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); + ``` + +4. 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： + ```c + VOID Example_PerfFlushHook(VOID *addr, UINT32 size) + { + OsCacheFlush(addr, size); /* platform interface */ + } + LOS_PerfNotifyHookReg(Example_PerfFlushHook); + ``` + 刷cache接口视具体的平台自行配置。 + +### 用户态 + +新增perf字符设备，位于"/dev/perf",通过对设备节点的read\write\ioctl，实现用户态perf的读写和控制： + +- read: 用户态读取perf记录数据 + +- write: 用户态采样事件配置 + +- ioctl: 用户态Perf控制操作，包括 + ```C + #define PERF_IOC_MAGIC 'T' + #define PERF_START _IO(PERF_IOC_MAGIC, 1) + #define PERF_STOP _IO(PERF_IOC_MAGIC, 2) + ``` + 分别对应Perf启动(LOS_PerfStart)、停止(LOS_PerfStop) + +具体的使用方法参见[用户态编程实例](#section4.2.2) + + + +## 开发指导 + +### 内核态开发流程 + +开启Perf调测的典型流程如下： + +1. 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 | INT | + +2. 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）。 + +3. 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。 + +4. 在需要采样的代码结束点调用LOS_PerfStop。 + +5. 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： + + 1. 创建perf测试任务。 + + 2. 配置采样事件。 + + 3. 启动perf。 + + 4. 执行需要统计的算法。 + + 5. 停止perf。 + + 6. 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。 + +实例代码如下： + +```C +#include "los_perf.h" +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; + + PerfConfigAttr attr = { + .eventsCfg = { + .type = PERF_EVENT_TYPE_HW, + .events = { + [0] = {PERF_COUNT_HW_CPU_CYCLES, 0xFFFF}, + [1] = {PERF_COUNT_HW_BRANCH_INSTRUCTIONS, 0xFFFFFF00}, + }, + .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); + 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; + /* 创建用于perf测试的任务 */ + memset(&perfTestTask, 0, sizeof(TSK_INIT_PARAM_S)); + perfTestTask.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)perfTestHwEvent; + perfTestTask.pcName = "TestPerfTsk"; /* 测试任务名称 */ + perfTestTask.uwStackSize = 0x800; + perfTestTask.usTaskPrio = 5; + perfTestTask.uwResved = LOS_TASK_STATUS_DETACHED; + ret = LOS_TaskCreate(&g_perfTestTaskId, &perfTestTask); + if(ret != LOS_OK){ + PRINT_ERR("PerfTestTask create failed.\n"); + return LOS_NOK; + } + return LOS_OK; +} +LOS_MODULE_INIT(perfTestHwEvent, LOS_INIT_LEVEL_KMOD_EXTENDED); +``` + +### 内核态结果验证 + +输出结果如下： + +```c +--------count mode---------- +[EMG] [cycles] eventType: 0xff: 5466989440 +[EMG] [branches] eventType: 0xc: 602166445 +------- sample mode---------- +[EMG] dump section data, addr: 0x8000000 length: 0x800000 +num: 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 ... +hex: 00 ef ef ef 00 00 00 00 14 00 00 00 60 00 00 00 00 00 00 00 70 88 36 40 08 00 00 00 6b 65 72 6e 65 6c 00 00 01 00 00 00 cc 55 30 40 08 00 00 00 6b 65 72 6e 65 6c 00 00 +``` + +- 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。 + +### 用户态开发流程 +通过在menuconfig配置"Driver->Enable PERF DRIVER",开启Perf驱动。该配置仅在内核Enable Perf Feature后，才可在Driver的选项中可见。 +1. 打开“/dev/perf”字符文件，进行读写和IOCTL操作； +2. 系统提供用户态的perf命令，该命令位于/bin目录下，cd bin 后可执行如下命令： +- ./perf start [id] 启动perf采样, id 为可选项，默认值为0 + +- ./perf stop 停止perf采样 + +- ./perf read \ 从采样缓冲区中读取nBytes数据并打印内容 + +- ./perf list 罗列-e支持的具体事件 + +- ./perf stat/record [option] \ 计数/采样模式命令 + +option可选如下： + +- -e，配置采样事件。可使用./perf list 中罗列的同类型事件。 + +- -p，配置事件采样周期。 + +- -o, 指定perf采样数据结果保存的文件路径。 + +- -t，任务Id过滤（白名单），只采取指定任务中的上下文。如果不指定改参数，则默认采集所有的任务。 + +- -s, 配置采样的具体上下文类型，可查阅los_perf.h中定义的PerfSampleType。 + +- -P, 进程Id过滤（白名单），只采取指定进程中的上下文。如果不指定改参数，则默认采集所有进程。 + +- -d, 是否进行分频（事件每发生64次累计+1），该选项仅在硬件cycle事件上生效。 + +command 为待统计的子程序。 + +用户态命令行的典型使用方法如下: + +./perf list 查看可使用的事件列表， 输出如下： + +```c +cycles [Hardware event] +instruction [Hardware event] +dcache [Hardware event] +dcache-miss [Hardware event] +icache [Hardware event] +icache-miss [Hardware event] +branch [Hardware event] +branch-miss [Hardware event] +clock [Timed event] +task-switch [Software event] +irq-in [Software event] +mem-alloc [Software event] +mux-pend [Software event] +``` +./perf stat -e cycles os_dump， 输出如下： + +```c +type: 0 +events[0]: 255, 0xffff +predivided: 0 +sampleType: 0x0 +needSample: 0 +usage os_dump [--help | -l | SERVICE] + --help: shows this help + -l: only list services, do not dump them + SERVICE: dumps only service SERVICE +time used: 0.058000(s) +[cycles] eventType: 0xff [core 0]: 21720647 +[cycles] eventType: 0xff [core 1]: 13583830 +``` + +./perf record -e cycles os_dump, 输出如下： + +```c +type: 0 +events[0]: 255, 0xffff +predivided: 0 +sampleType: 0x60 +needSample: 1 +usage os_dump [--help | -l | SERVICE] + --help: shows this help + -l: only list services, do not dump them + SERVICE: dumps only service SERVICE +dump perf data, addr: 0x408643d8 length: 0x5000 +time used: 0.059000(s) +save perf data success at /storage/data/perf.data +``` +> ![](../public_sys-resources/icon-note.gif)**说明** + + > 在进行./perf stat/record命令后，用户可多次执行./perf start 和 ./perf stop进行采样， 采样的事件配置为最近一次执行./perf stat/record 中设置的参数。 + +### 用户态编程实例 + + 本实例实现如下功能： + + 1. 打开perf字符设备。 + + 4. 写perf配置事件。 + + 3. 启动perf。 + + 5. 停止perf。 + + 6. 读取perf采样数据。 + +### 用户态示例代码 +实例代码如下 +```c +#include "fcntl.h" +#include "user_copy.h" +#include "sys/ioctl.h" +#include "fs/driver.h" +#include "los_dev_perf.h" +#include "los_perf.h" +#include "los_init.h" + +/* perf ioctl */ +#define PERF_IOC_MAGIC 'T' +#define PERF_START _IO(PERF_IOC_MAGIC, 1) +#define PERF_STOP _IO(PERF_IOC_MAGIC, 2) + +int main(int argc, char **argv) +{ + char *buf = NULL; + ssize_t len; + + int fd = open("/dev/perf", O_RDWR); + if (fd == -1) { + printf("Perf open failed.\n"); + exit(EXIT_FAILURE); + } + + PerfConfigAttr attr = { + .eventsCfg = { +#ifdef LOSCFG_PERF_HW_PMU + .type = PERF_EVENT_TYPE_HW, + .events = { + [0] = {PERF_COUNT_HW_CPU_CYCLES, 0xFFFF}, + }, +#elif defined LOSCFG_PERF_TIMED_PMU + .type = PERF_EVENT_TYPE_TIMED, + .events = { + [0] = {PERF_COUNT_CPU_CLOCK, 100}, + }, +#elif defined LOSCFG_PERF_SW_PMU + .type = PERF_EVENT_TYPE_SW, + .events = { + [0] = {PERF_COUNT_SW_TASK_SWITCH, 1}, + }, +#endif + .eventsNr = 1, /* 1 event */ + .predivided = 0, + }, + .taskIds = {0}, + .taskIdsNr = 0, + .processIds = {0}, + .processIdsNr = 0, + .needSample = 1, + .sampleType = PERF_RECORD_IP | PERF_RECORD_CALLCHAIN, + }; + (void)write(fd, &attr, sizeof(PerfConfigAttr)); /* perf config */ + + ioctl(fd, PERF_START, NULL); /* perf start */ + test(); + ioctl(fd, PERF_STOP, NULL); /* perf stop */ + + buf = (char *)malloc(LOSCFG_PERF_BUFFER_SIZE); + if (buf == NULL) { + printf("no memory for read perf 0x%x\n", LOSCFG_PERF_BUFFER_SIZE); + return -1; + } + + len = read(fd, buf, LOSCFG_PERF_BUFFER_SIZE); + OsPrintBuff(buf, len); /* print data */ + + free(buf); + close(fd); + return 0; +} +``` +### 用户态结果验证 +输出结果如下： + +```c +[EMG] dump section data, addr: 0x8000000 length: 0x800000 +num: 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 ... +hex: 00 ef ef ef 00 00 00 00 14 00 00 00 60 00 00 00 00 00 00 00 70 88 36 40 08 00 00 00 6b 65 72 6e 65 6c 00 00 01 00 00 00 cc 55 30 40 08 00 00 00 6b 65 72 6e 65 6c 00 00 +``` -- Gitee