Systemtap统计函数执行耗时

当我们需要对应用程序进行系能分析时，我们通常可以使用perf或者火焰图。 但是这些工具通常只能定性问题，发现那些函数占用cpu较多，需要优化。但是给不出定量的数据， 比如这个函数的耗时情况，它耗时1ms还是5ms。

SystemTap

因此在不在代码中加入统计耗时的代码的情况，我们可以使用SystemTap来统计应用程序的耗时情况。

SystemTap可以跟踪内核函数和用户态进程，当我们跟踪用户态进程时，需要使用其process模块。

查找函数符号

很多情况下，代码在执行时，其函数符号并不一定是代码中写的名称，因此我们可以使用以下脚本打印 出应用程序中在调用的函数符号。

probe process("/data0/app").function("*") {
  println(probefunc())
}

然后执行

stap echo.stp

其会打印出/data0/app这个程序运行时调用到的各个函数名，此处最好填绝对路径。我们可以从中找到 我们需要统计的函数名称。

统计函数耗时

我们可以使用SystemTap内置的直方图来展示耗时的分布。我们有两种直方图函数可以使用:

@hist_linear(v, start, stop, interval) # 打印start-stop区间interval间隔的直方图
@hist_log(v)                           # 打印以2为底指数分布的直方图

统计脚本：

global sends  # 声明全局的统计存储容器

probe process("/data0/app").function("git.intra.xx.send").return { # function中为函数名，同时支持通配符*等，在该函数return时计算耗时
  sends <<< gettimeofday_us() - @entry(gettimeofday_us()) # 以微秒精度来统计，entry方法将一个表达式放置于函数入口处
}

probe timer.s(10) { # 每10s打印一次直方图
  print(@hist_log(sends))
}

然后执行stap elaspe.stp即可获得每10秒统计的结果，如果希望每10秒清空重新统计的话， 可以将打印函数修改为：

probe timer.s(10) { # 每10s打印一次直方图
  print(@hist_log(sends))
  delete sends      # 清空数据
}

 

systemtap 工作原理

 

systemtap 的核心思想是定义一个事件（event），以及给出处理该事件的句柄（Handler）。当一个特定的事件发生时，内核运行该处理句柄，就像快速调用一个子函数一样，处理完之后恢复到内核原始状态。这里有两个概念：

• 事件（Event）：systemtap 定义了很多种事件，例如进入或退出某个内核函数、定时器时间到、整个systemtap会话启动或退出等等。
• 句柄（Handler）：就是一些脚本语句，描述了当事件发生时要完成的工作，通常是从事件的上下文提取数据，将它们存入内部变量中，或者打印出来。

Systemtap 工作原理是通过将脚本语句翻译成C语句，编译成内核模块。模块加载之后，将所有探测的事件以钩子的方式挂到内核上，当任何处理器上的某个事件发生时，相应钩子上句柄就会被执行。最后，当systemtap会话结束之后，钩子从内核上取下，移除模块。整个过程用一个命令 stap 就可以完成。 上面只是简单的原理，更多背后的机理参考网上资料和相应的论文。 图 systemtap 处理流程

 

systemtap官网： https://sourceware.org/systemtap/documentation.html