基于perf的CPU周期测量及函数执行时间精准度量咨询

问题背景与现有实践 #

我正在开展代码执行时间的测量工作，目前已能通过tracepoints测量函数执行耗时，但仍有两个需求待解决：

• 测量funcB执行时占用的CPU周期数
• 明确perf的时间测量原理：是简单计算Unix时间差，还是基于PMU计数器实现？

此前的实践步骤：

• 编写了一个简单C程序，其中目标函数被调用20次，每次包含约1秒延迟
• 编译时添加-g参数以包含调试信息
• 使用perf probe在funcB的入口和返回处创建tracepoints
• 通过perf record记录相关事件，再用perf script导出数据
• 最后用Python脚本解析数据，成功绘制出funcB的执行时间图表

2023年4月29日更新 #

为直观展示CPU负载对测量结果的影响，我更新了C程序，实现对1万条数据的插入排序逻辑。分别在无CPU压力和有CPU压力的场景下运行程序并生成图表，结果显示CPU负载升高会导致函数执行时间明显增加。现咨询两个核心问题：

• 是否可以测量不受CPU负载影响的函数精确执行时间？
• 能否获取funcB执行时占用的CPU周期数（该指标理论上不受CPU负载影响）？

相关代码 #

第一个C程序 #

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

void funcB(int l){
    usleep(1000*l);
    printf("l=%d\n", l);
}

int main(){
    for (int i = 0; i < 20; i++){
      printf("i=%d\n", i);
      funcB(1000);
    }
    return 0;
}

更新后的C程序 #

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

void insertionSort(int arr[], int n)
{
    int i, key, j;
    for (int i = 1; i < n; i++) {
        key = arr[i];
        j = i - 1;
        
        while (j >= 0 && arr[j] > key) {
            arr[j + 1] = arr[j];
            j = j - 1;
        }
        arr[j + 1] = key;
    }
}

void funcB(int arr[], int n){
    insertionSort(arr, n);
}

int main(){
    for (int i = 0; i < 200; i++){
        int arr[10000];

        for (int f = 0; f < 10000 ;f++) {
            arr[f] = (rand() % 1000);
        }
        int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
        printf("i=%d\n", i);
        funcB(arr, n);
    }
    return 0;
}

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