perf stat -p 指定PID无法采集PMU电源事件，求解决办法

我尝试用perf stat测量代码特定段的能耗：先启动应用程序，等它运行到指定阶段后，用perf stat -p <PID>命令指定进程PID进行测量。这种方法对常规性能计数器有效，但无法采集power/energy-pkg/或power/energy-ram这类PMU功率事件，请问如何实现代码块的能耗采集？

测试代码 #

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    int pid= getpid();
    printf("my pid is %d\n", pid);
    sleep(15);
    return 0;
}

正常运行的命令（直接启动程序测量） #

$ gcc example.c
$ sudo perf stat -e power/energy-pkg/ ./a.out   # 此命令可正常输出能耗数据

无效的命令（附加到已有进程） #

$ ./a.out &
$ pid=$!
$ sudo perf stat -e power/energy-pkg/ -p $pid      # 此命令无法采集功率事件

 Performance counter stats for process id '1749416':

   <not supported> Joules power/energy-pkg/                                           

方法1：手动调用perf_event_open系统控制计数 #

由于power/energy-pkg/这类事件是系统级的，无法通过perf stat -p直接绑定进程，可在代码中通过perf_event_open系统调用直接操作计数器，在目标代码块前后启停并计算差值：

示例修改后的代码（需要root或CAP_PERFMON权限）：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/syscall.h>
#include <linux/perf_event.h>
#include <stdint.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

static long perf_event_open(struct perf_event_attr *hw_event, pid_t pid,
                            int cpu, int group_fd, unsigned long flags)
{
    return syscall(__NR_perf_event_open, hw_event, pid, cpu, group_fd, flags);
}

int main()
{
    int pid = getpid();
    printf("my pid is %d\n", pid);

    struct perf_event_attr attr;
    memset(&attr, 0, sizeof(struct perf_event_attr));
    attr.type = PERF_TYPE_POWER;
    attr.size = sizeof(struct perf_event_attr);
    attr.config = PERF_COUNT_POWER_ENERGY_PKG; // 对应power/energy-pkg/
    attr.read_format = PERF_FORMAT_TOTAL_TIME_ENABLED | PERF_FORMAT_TOTAL_TIME_RUNNING;

    int fd = perf_event_open(&attr, pid, -1, -1, 0);
    if (fd == -1) {
        perror("perf_event_open failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 等待进入目标阶段（这里用sleep模拟）
    sleep(5);

    // 读取初始值
    uint64_t start[3];
    read(fd, start, sizeof(start));

    // 目标代码块：这里用sleep模拟耗时操作
    sleep(5);

    // 读取结束值
    uint64_t end[3];
    read(fd, end, sizeof(end));

    // 计算实际能耗（考虑计数器的启用时间）
    uint64_t energy = end[0] - start[0];
    uint64_t enabled = end[1] - start[1];
    uint64_t running = end[2] - start[2];
    if (enabled > 0) {
        energy = (energy * enabled) / running;
    }

    printf("Package energy consumed: %lu Joules\n", energy);

    close(fd);
    return 0;
}

编译运行：

$ gcc example.c -o energy_test
$ sudo ./energy_test

方法2：用perf record采集后分析 #

虽然perf stat -p无法直接获取，但可以用perf record附加到进程采集功率事件，事后提取目标阶段的数据：

1. 启动程序：./a.out &，记录PID
2. 启动采集：sudo perf record -e power/energy-pkg/ -p <PID> -g
3. 等程序运行完目标阶段后，按Ctrl+C停止采集
4. 分析数据：用perf script提取事件时间戳，结合程序的阶段时间（比如代码中打印的时间点），计算目标区间的能耗差值。

方法3：结合tracepoint标记阶段 #

在代码中插入自定义tracepoint，用ftrace或perf跟踪，实现对目标代码块的能耗统计：

1. 定义用户自定义tracepoint（需内核支持）
2. 在代码的目标段前后触发tracepoint事件
3. 启动perf stat -e power/energy-pkg/ -a，同时跟踪tracepoint，通过脚本统计两个tracepoint之间的能耗差值。

power/energy-pkg/和power/energy-ram属于系统级PMU事件，这类计数器是全局统计整个CPU封装或内存的能耗，而非绑定单个进程的上下文。perf stat -p参数主要针对进程上下文的性能事件（如指令数、缓存命中），对全局功率事件不支持，因此会出现<not supported>的提示。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Hamidreza Ramezani