如何解读perf统计中iTLB-loads与iTLB-load-misses的异常数值？

先看你给出的观测命令和输出结果：

观测命令：

perf stat -e dTLB-loads,dTLB-load-misses,iTLB-loads,iTLB-load-misses -p 22479

输出结果：

Performance counter stats for process id '22479':
 1,262,817      dTLB-loads
    13,950      dTLB-load-misses     #  1.10% of all dTLB cache hits
       75      iTLB-loads
     6,882      iTLB-load-misses     # 9176.00% of all iTLB cache hits

   3.999720948 seconds time elapsed

你觉得反常的点完全合理——正常情况下缺失次数不可能超过总加载次数，更别说百分比突破100%了。这背后的核心原因是Intel CPU上这两个perf事件的统计范围不匹配：

• iTLB-loads：仅统计用户空间的指令页TLB加载请求，也就是你的进程执行自身代码时触发的ITLB查询。
• iTLB-load-misses：统计所有特权级别（用户态+内核态）的指令页TLB缺失事件，包括进程触发系统调用、中断时，内核代码执行产生的ITLB缺失。

具体发生了什么？ #

你的进程22479在运行过程中，肯定会频繁和内核交互：比如读写文件、发起网络请求（触发系统调用），或者被时钟中断打断（内核调度切换）。这些场景下CPU会切换到内核态执行内核代码，而内核的指令页同样需要从ITLB获取地址映射。如果这些内核指令的ITLB缓存没命中，这些缺失会被算进iTLB-load-misses，但对应的加载请求不会被计入iTLB-loads（因为这个事件只统计用户态操作）。

所以你看到的6882次缺失，几乎全是内核态操作带来的，而用户态的ITLB加载只有75次，自然就出现了缺失数远大于加载数的反常情况，那个9176%的百分比也完全没有参考价值——因为perf是直接用缺失数除以加载数计算的，但两者的统计基准根本不一致。

怎么得到准确的统计结果？ #

如果你想计算用户态真正的ITLB缺失率，可以用perf的事件修饰符来区分用户态和内核态：

perf stat -e iTLB-loads,iTLB-load-misses:u,iTLB-load-misses:k -p 22479

这里：

• iTLB-load-misses:u：仅统计用户态的ITLB缺失
• iTLB-load-misses:k：仅统计内核态的ITLB缺失

此时用iTLB-load-misses:u除以iTLB-loads得到的就是正常的用户态ITLB缺失率，而iTLB-load-misses:u + iTLB-load-misses:k就等于你之前看到的6882次总缺失。

另外，如果你需要统计全特权级的ITLB加载请求，可以查看本地支持的对应事件（比如itlb_fetches.any），用perf list | grep iTLB就能看到所有相关事件。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者barfatchen