]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - tools/perf/Documentation/intel-pt.txt
Merge tag 'clk-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/clk/linux
[linux.git] / tools / perf / Documentation / intel-pt.txt
1 Intel Processor Trace
2 =====================
3
4 Overview
5 ========
6
7 Intel Processor Trace (Intel PT) is an extension of Intel Architecture that
8 collects information about software execution such as control flow, execution
9 modes and timings and formats it into highly compressed binary packets.
10 Technical details are documented in the Intel 64 and IA-32 Architectures
11 Software Developer Manuals, Chapter 36 Intel Processor Trace.
12
13 Intel PT is first supported in Intel Core M and 5th generation Intel Core
14 processors that are based on the Intel micro-architecture code name Broadwell.
15
16 Trace data is collected by 'perf record' and stored within the perf.data file.
17 See below for options to 'perf record'.
18
19 Trace data must be 'decoded' which involves walking the object code and matching
20 the trace data packets. For example a TNT packet only tells whether a
21 conditional branch was taken or not taken, so to make use of that packet the
22 decoder must know precisely which instruction was being executed.
23
24 Decoding is done on-the-fly.  The decoder outputs samples in the same format as
25 samples output by perf hardware events, for example as though the "instructions"
26 or "branches" events had been recorded.  Presently 3 tools support this:
27 'perf script', 'perf report' and 'perf inject'.  See below for more information
28 on using those tools.
29
30 The main distinguishing feature of Intel PT is that the decoder can determine
31 the exact flow of software execution.  Intel PT can be used to understand why
32 and how did software get to a certain point, or behave a certain way.  The
33 software does not have to be recompiled, so Intel PT works with debug or release
34 builds, however the executed images are needed - which makes use in JIT-compiled
35 environments, or with self-modified code, a challenge.  Also symbols need to be
36 provided to make sense of addresses.
37
38 A limitation of Intel PT is that it produces huge amounts of trace data
39 (hundreds of megabytes per second per core) which takes a long time to decode,
40 for example two or three orders of magnitude longer than it took to collect.
41 Another limitation is the performance impact of tracing, something that will
42 vary depending on the use-case and architecture.
43
44
45 Quickstart
46 ==========
47
48 It is important to start small.  That is because it is easy to capture vastly
49 more data than can possibly be processed.
50
51 The simplest thing to do with Intel PT is userspace profiling of small programs.
52 Data is captured with 'perf record' e.g. to trace 'ls' userspace-only:
53
54         perf record -e intel_pt//u ls
55
56 And profiled with 'perf report' e.g.
57
58         perf report
59
60 To also trace kernel space presents a problem, namely kernel self-modifying
61 code.  A fairly good kernel image is available in /proc/kcore but to get an
62 accurate image a copy of /proc/kcore needs to be made under the same conditions
63 as the data capture.  A script perf-with-kcore can do that, but beware that the
64 script makes use of 'sudo' to copy /proc/kcore.  If you have perf installed
65 locally from the source tree you can do:
66
67         ~/libexec/perf-core/perf-with-kcore record pt_ls -e intel_pt// -- ls
68
69 which will create a directory named 'pt_ls' and put the perf.data file and
70 copies of /proc/kcore, /proc/kallsyms and /proc/modules into it.  Then to use
71 'perf report' becomes:
72
73         ~/libexec/perf-core/perf-with-kcore report pt_ls
74
75 Because samples are synthesized after-the-fact, the sampling period can be
76 selected for reporting. e.g. sample every microsecond
77
78         ~/libexec/perf-core/perf-with-kcore report pt_ls --itrace=i1usge
79
80 See the sections below for more information about the --itrace option.
81
82 Beware the smaller the period, the more samples that are produced, and the
83 longer it takes to process them.
84
85 Also note that the coarseness of Intel PT timing information will start to
86 distort the statistical value of the sampling as the sampling period becomes
87 smaller.
88
89 To represent software control flow, "branches" samples are produced.  By default
90 a branch sample is synthesized for every single branch.  To get an idea what
91 data is available you can use the 'perf script' tool with all itrace sampling
92 options, which will list all the samples.
93
94         perf record -e intel_pt//u ls
95         perf script --itrace=ibxwpe
96
97 An interesting field that is not printed by default is 'flags' which can be
98 displayed as follows:
99
100         perf script --itrace=ibxwpe -F+flags
101
102 The flags are "bcrosyiABEx" which stand for branch, call, return, conditional,
103 system, asynchronous, interrupt, transaction abort, trace begin, trace end, and
104 in transaction, respectively.
105
106 Another interesting field that is not printed by default is 'ipc' which can be
107 displayed as follows:
108
109         perf script --itrace=be -F+ipc
110
111 There are two ways that instructions-per-cycle (IPC) can be calculated depending
112 on the recording.
113
114 If the 'cyc' config term (see config terms section below) was used, then IPC is
115 calculated using the cycle count from CYC packets, otherwise MTC packets are
116 used - refer to the 'mtc' config term.  When MTC is used, however, the values
117 are less accurate because the timing is less accurate.
118
119 Because Intel PT does not update the cycle count on every branch or instruction,
120 the values will often be zero.  When there are values, they will be the number
121 of instructions and number of cycles since the last update, and thus represent
122 the average IPC since the last IPC for that event type.  Note IPC for "branches"
123 events is calculated separately from IPC for "instructions" events.
124
125 Also note that the IPC instruction count may or may not include the current
126 instruction.  If the cycle count is associated with an asynchronous branch
127 (e.g. page fault or interrupt), then the instruction count does not include the
128 current instruction, otherwise it does.  That is consistent with whether or not
129 that instruction has retired when the cycle count is updated.
130
131 Another note, in the case of "branches" events, non-taken branches are not
132 presently sampled, so IPC values for them do not appear e.g. a CYC packet with a
133 TNT packet that starts with a non-taken branch.  To see every possible IPC
134 value, "instructions" events can be used e.g. --itrace=i0ns
135
136 While it is possible to create scripts to analyze the data, an alternative
137 approach is available to export the data to a sqlite or postgresql database.
138 Refer to script export-to-sqlite.py or export-to-postgresql.py for more details,
139 and to script exported-sql-viewer.py for an example of using the database.
140
141 There is also script intel-pt-events.py which provides an example of how to
142 unpack the raw data for power events and PTWRITE.
143
144 As mentioned above, it is easy to capture too much data.  One way to limit the
145 data captured is to use 'snapshot' mode which is explained further below.
146 Refer to 'new snapshot option' and 'Intel PT modes of operation' further below.
147
148 Another problem that will be experienced is decoder errors.  They can be caused
149 by inability to access the executed image, self-modified or JIT-ed code, or the
150 inability to match side-band information (such as context switches and mmaps)
151 which results in the decoder not knowing what code was executed.
152
153 There is also the problem of perf not being able to copy the data fast enough,
154 resulting in data lost because the buffer was full.  See 'Buffer handling' below
155 for more details.
156
157
158 perf record
159 ===========
160
161 new event
162 ---------
163
164 The Intel PT kernel driver creates a new PMU for Intel PT.  PMU events are
165 selected by providing the PMU name followed by the "config" separated by slashes.
166 An enhancement has been made to allow default "config" e.g. the option
167
168         -e intel_pt//
169
170 will use a default config value.  Currently that is the same as
171
172         -e intel_pt/tsc,noretcomp=0/
173
174 which is the same as
175
176         -e intel_pt/tsc=1,noretcomp=0/
177
178 Note there are now new config terms - see section 'config terms' further below.
179
180 The config terms are listed in /sys/devices/intel_pt/format.  They are bit
181 fields within the config member of the struct perf_event_attr which is
182 passed to the kernel by the perf_event_open system call.  They correspond to bit
183 fields in the IA32_RTIT_CTL MSR.  Here is a list of them and their definitions:
184
185         $ grep -H . /sys/bus/event_source/devices/intel_pt/format/*
186         /sys/bus/event_source/devices/intel_pt/format/cyc:config:1
187         /sys/bus/event_source/devices/intel_pt/format/cyc_thresh:config:19-22
188         /sys/bus/event_source/devices/intel_pt/format/mtc:config:9
189         /sys/bus/event_source/devices/intel_pt/format/mtc_period:config:14-17
190         /sys/bus/event_source/devices/intel_pt/format/noretcomp:config:11
191         /sys/bus/event_source/devices/intel_pt/format/psb_period:config:24-27
192         /sys/bus/event_source/devices/intel_pt/format/tsc:config:10
193
194 Note that the default config must be overridden for each term i.e.
195
196         -e intel_pt/noretcomp=0/
197
198 is the same as:
199
200         -e intel_pt/tsc=1,noretcomp=0/
201
202 So, to disable TSC packets use:
203
204         -e intel_pt/tsc=0/
205
206 It is also possible to specify the config value explicitly:
207
208         -e intel_pt/config=0x400/
209
210 Note that, as with all events, the event is suffixed with event modifiers:
211
212         u       userspace
213         k       kernel
214         h       hypervisor
215         G       guest
216         H       host
217         p       precise ip
218
219 'h', 'G' and 'H' are for virtualization which is not supported by Intel PT.
220 'p' is also not relevant to Intel PT.  So only options 'u' and 'k' are
221 meaningful for Intel PT.
222
223 perf_event_attr is displayed if the -vv option is used e.g.
224
225         ------------------------------------------------------------
226         perf_event_attr:
227         type                             6
228         size                             112
229         config                           0x400
230         { sample_period, sample_freq }   1
231         sample_type                      IP|TID|TIME|CPU|IDENTIFIER
232         read_format                      ID
233         disabled                         1
234         inherit                          1
235         exclude_kernel                   1
236         exclude_hv                       1
237         enable_on_exec                   1
238         sample_id_all                    1
239         ------------------------------------------------------------
240         sys_perf_event_open: pid 31104  cpu 0  group_fd -1  flags 0x8
241         sys_perf_event_open: pid 31104  cpu 1  group_fd -1  flags 0x8
242         sys_perf_event_open: pid 31104  cpu 2  group_fd -1  flags 0x8
243         sys_perf_event_open: pid 31104  cpu 3  group_fd -1  flags 0x8
244         ------------------------------------------------------------
245
246
247 config terms
248 ------------
249
250 The June 2015 version of Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer
251 Manuals, Chapter 36 Intel Processor Trace, defined new Intel PT features.
252 Some of the features are reflect in new config terms.  All the config terms are
253 described below.
254
255 tsc             Always supported.  Produces TSC timestamp packets to provide
256                 timing information.  In some cases it is possible to decode
257                 without timing information, for example a per-thread context
258                 that does not overlap executable memory maps.
259
260                 The default config selects tsc (i.e. tsc=1).
261
262 noretcomp       Always supported.  Disables "return compression" so a TIP packet
263                 is produced when a function returns.  Causes more packets to be
264                 produced but might make decoding more reliable.
265
266                 The default config does not select noretcomp (i.e. noretcomp=0).
267
268 psb_period      Allows the frequency of PSB packets to be specified.
269
270                 The PSB packet is a synchronization packet that provides a
271                 starting point for decoding or recovery from errors.
272
273                 Support for psb_period is indicated by:
274
275                         /sys/bus/event_source/devices/intel_pt/caps/psb_cyc
276
277                 which contains "1" if the feature is supported and "0"
278                 otherwise.
279
280                 Valid values are given by:
281
282                         /sys/bus/event_source/devices/intel_pt/caps/psb_periods
283
284                 which contains a hexadecimal value, the bits of which represent
285                 valid values e.g. bit 2 set means value 2 is valid.
286
287                 The psb_period value is converted to the approximate number of
288                 trace bytes between PSB packets as:
289
290                         2 ^ (value + 11)
291
292                 e.g. value 3 means 16KiB bytes between PSBs
293
294                 If an invalid value is entered, the error message
295                 will give a list of valid values e.g.
296
297                         $ perf record -e intel_pt/psb_period=15/u uname
298                         Invalid psb_period for intel_pt. Valid values are: 0-5
299
300                 If MTC packets are selected, the default config selects a value
301                 of 3 (i.e. psb_period=3) or the nearest lower value that is
302                 supported (0 is always supported).  Otherwise the default is 0.
303
304                 If decoding is expected to be reliable and the buffer is large
305                 then a large PSB period can be used.
306
307                 Because a TSC packet is produced with PSB, the PSB period can
308                 also affect the granularity to timing information in the absence
309                 of MTC or CYC.
310
311 mtc             Produces MTC timing packets.
312
313                 MTC packets provide finer grain timestamp information than TSC
314                 packets.  MTC packets record time using the hardware crystal
315                 clock (CTC) which is related to TSC packets using a TMA packet.
316
317                 Support for this feature is indicated by:
318
319                         /sys/bus/event_source/devices/intel_pt/caps/mtc
320
321                 which contains "1" if the feature is supported and
322                 "0" otherwise.
323
324                 The frequency of MTC packets can also be specified - see
325                 mtc_period below.
326
327 mtc_period      Specifies how frequently MTC packets are produced - see mtc
328                 above for how to determine if MTC packets are supported.
329
330                 Valid values are given by:
331
332                         /sys/bus/event_source/devices/intel_pt/caps/mtc_periods
333
334                 which contains a hexadecimal value, the bits of which represent
335                 valid values e.g. bit 2 set means value 2 is valid.
336
337                 The mtc_period value is converted to the MTC frequency as:
338
339                         CTC-frequency / (2 ^ value)
340
341                 e.g. value 3 means one eighth of CTC-frequency
342
343                 Where CTC is the hardware crystal clock, the frequency of which
344                 can be related to TSC via values provided in cpuid leaf 0x15.
345
346                 If an invalid value is entered, the error message
347                 will give a list of valid values e.g.
348
349                         $ perf record -e intel_pt/mtc_period=15/u uname
350                         Invalid mtc_period for intel_pt. Valid values are: 0,3,6,9
351
352                 The default value is 3 or the nearest lower value
353                 that is supported (0 is always supported).
354
355 cyc             Produces CYC timing packets.
356
357                 CYC packets provide even finer grain timestamp information than
358                 MTC and TSC packets.  A CYC packet contains the number of CPU
359                 cycles since the last CYC packet. Unlike MTC and TSC packets,
360                 CYC packets are only sent when another packet is also sent.
361
362                 Support for this feature is indicated by:
363
364                         /sys/bus/event_source/devices/intel_pt/caps/psb_cyc
365
366                 which contains "1" if the feature is supported and
367                 "0" otherwise.
368
369                 The number of CYC packets produced can be reduced by specifying
370                 a threshold - see cyc_thresh below.
371
372 cyc_thresh      Specifies how frequently CYC packets are produced - see cyc
373                 above for how to determine if CYC packets are supported.
374
375                 Valid cyc_thresh values are given by:
376
377                         /sys/bus/event_source/devices/intel_pt/caps/cycle_thresholds
378
379                 which contains a hexadecimal value, the bits of which represent
380                 valid values e.g. bit 2 set means value 2 is valid.
381
382                 The cyc_thresh value represents the minimum number of CPU cycles
383                 that must have passed before a CYC packet can be sent.  The
384                 number of CPU cycles is:
385
386                         2 ^ (value - 1)
387
388                 e.g. value 4 means 8 CPU cycles must pass before a CYC packet
389                 can be sent.  Note a CYC packet is still only sent when another
390                 packet is sent, not at, e.g. every 8 CPU cycles.
391
392                 If an invalid value is entered, the error message
393                 will give a list of valid values e.g.
394
395                         $ perf record -e intel_pt/cyc,cyc_thresh=15/u uname
396                         Invalid cyc_thresh for intel_pt. Valid values are: 0-12
397
398                 CYC packets are not requested by default.
399
400 pt              Specifies pass-through which enables the 'branch' config term.
401
402                 The default config selects 'pt' if it is available, so a user will
403                 never need to specify this term.
404
405 branch          Enable branch tracing.  Branch tracing is enabled by default so to
406                 disable branch tracing use 'branch=0'.
407
408                 The default config selects 'branch' if it is available.
409
410 ptw             Enable PTWRITE packets which are produced when a ptwrite instruction
411                 is executed.
412
413                 Support for this feature is indicated by:
414
415                         /sys/bus/event_source/devices/intel_pt/caps/ptwrite
416
417                 which contains "1" if the feature is supported and
418                 "0" otherwise.
419
420 fup_on_ptw      Enable a FUP packet to follow the PTWRITE packet.  The FUP packet
421                 provides the address of the ptwrite instruction.  In the absence of
422                 fup_on_ptw, the decoder will use the address of the previous branch
423                 if branch tracing is enabled, otherwise the address will be zero.
424                 Note that fup_on_ptw will work even when branch tracing is disabled.
425
426 pwr_evt         Enable power events.  The power events provide information about
427                 changes to the CPU C-state.
428
429                 Support for this feature is indicated by:
430
431                         /sys/bus/event_source/devices/intel_pt/caps/power_event_trace
432
433                 which contains "1" if the feature is supported and
434                 "0" otherwise.
435
436
437 AUX area sampling option
438 ------------------------
439
440 To select Intel PT "sampling" the AUX area sampling option can be used:
441
442         --aux-sample
443
444 Optionally it can be followed by the sample size in bytes e.g.
445
446         --aux-sample=8192
447
448 In addition, the Intel PT event to sample must be defined e.g.
449
450         -e intel_pt//u
451
452 Samples on other events will be created containing Intel PT data e.g. the
453 following will create Intel PT samples on the branch-misses event, note the
454 events must be grouped using {}:
455
456         perf record --aux-sample -e '{intel_pt//u,branch-misses:u}'
457
458 An alternative to '--aux-sample' is to add the config term 'aux-sample-size' to
459 events.  In this case, the grouping is implied e.g.
460
461         perf record -e intel_pt//u -e branch-misses/aux-sample-size=8192/u
462
463 is the same as:
464
465         perf record -e '{intel_pt//u,branch-misses/aux-sample-size=8192/u}'
466
467 but allows for also using an address filter e.g.:
468
469         perf record -e intel_pt//u --filter 'filter * @/bin/ls' -e branch-misses/aux-sample-size=8192/u -- ls
470
471 It is important to select a sample size that is big enough to contain at least
472 one PSB packet.  If not a warning will be displayed:
473
474         Intel PT sample size (%zu) may be too small for PSB period (%zu)
475
476 The calculation used for that is: if sample_size <= psb_period + 256 display the
477 warning.  When sampling is used, psb_period defaults to 0 (2KiB).
478
479 The default sample size is 4KiB.
480
481 The sample size is passed in aux_sample_size in struct perf_event_attr.  The
482 sample size is limited by the maximum event size which is 64KiB.  It is
483 difficult to know how big the event might be without the trace sample attached,
484 but the tool validates that the sample size is not greater than 60KiB.
485
486
487 new snapshot option
488 -------------------
489
490 The difference between full trace and snapshot from the kernel's perspective is
491 that in full trace we don't overwrite trace data that the user hasn't collected
492 yet (and indicated that by advancing aux_tail), whereas in snapshot mode we let
493 the trace run and overwrite older data in the buffer so that whenever something
494 interesting happens, we can stop it and grab a snapshot of what was going on
495 around that interesting moment.
496
497 To select snapshot mode a new option has been added:
498
499         -S
500
501 Optionally it can be followed by the snapshot size e.g.
502
503         -S0x100000
504
505 The default snapshot size is the auxtrace mmap size.  If neither auxtrace mmap size
506 nor snapshot size is specified, then the default is 4MiB for privileged users
507 (or if /proc/sys/kernel/perf_event_paranoid < 0), 128KiB for unprivileged users.
508 If an unprivileged user does not specify mmap pages, the mmap pages will be
509 reduced as described in the 'new auxtrace mmap size option' section below.
510
511 The snapshot size is displayed if the option -vv is used e.g.
512
513         Intel PT snapshot size: %zu
514
515
516 new auxtrace mmap size option
517 ---------------------------
518
519 Intel PT buffer size is specified by an addition to the -m option e.g.
520
521         -m,16
522
523 selects a buffer size of 16 pages i.e. 64KiB.
524
525 Note that the existing functionality of -m is unchanged.  The auxtrace mmap size
526 is specified by the optional addition of a comma and the value.
527
528 The default auxtrace mmap size for Intel PT is 4MiB/page_size for privileged users
529 (or if /proc/sys/kernel/perf_event_paranoid < 0), 128KiB for unprivileged users.
530 If an unprivileged user does not specify mmap pages, the mmap pages will be
531 reduced from the default 512KiB/page_size to 256KiB/page_size, otherwise the
532 user is likely to get an error as they exceed their mlock limit (Max locked
533 memory as shown in /proc/self/limits).  Note that perf does not count the first
534 512KiB (actually /proc/sys/kernel/perf_event_mlock_kb minus 1 page) per cpu
535 against the mlock limit so an unprivileged user is allowed 512KiB per cpu plus
536 their mlock limit (which defaults to 64KiB but is not multiplied by the number
537 of cpus).
538
539 In full-trace mode, powers of two are allowed for buffer size, with a minimum
540 size of 2 pages.  In snapshot mode or sampling mode, it is the same but the
541 minimum size is 1 page.
542
543 The mmap size and auxtrace mmap size are displayed if the -vv option is used e.g.
544
545         mmap length 528384
546         auxtrace mmap length 4198400
547
548
549 Intel PT modes of operation
550 ---------------------------
551
552 Intel PT can be used in 2 modes:
553         full-trace mode
554         sample mode
555         snapshot mode
556
557 Full-trace mode traces continuously e.g.
558
559         perf record -e intel_pt//u uname
560
561 Sample mode attaches a Intel PT sample to other events e.g.
562
563         perf record --aux-sample -e intel_pt//u -e branch-misses:u
564
565 Snapshot mode captures the available data when a signal is sent e.g.
566
567         perf record -v -e intel_pt//u -S ./loopy 1000000000 &
568         [1] 11435
569         kill -USR2 11435
570         Recording AUX area tracing snapshot
571
572 Note that the signal sent is SIGUSR2.
573 Note that "Recording AUX area tracing snapshot" is displayed because the -v
574 option is used.
575
576 The 2 modes cannot be used together.
577
578
579 Buffer handling
580 ---------------
581
582 There may be buffer limitations (i.e. single ToPa entry) which means that actual
583 buffer sizes are limited to powers of 2 up to 4MiB (MAX_ORDER).  In order to
584 provide other sizes, and in particular an arbitrarily large size, multiple
585 buffers are logically concatenated.  However an interrupt must be used to switch
586 between buffers.  That has two potential problems:
587         a) the interrupt may not be handled in time so that the current buffer
588         becomes full and some trace data is lost.
589         b) the interrupts may slow the system and affect the performance
590         results.
591
592 If trace data is lost, the driver sets 'truncated' in the PERF_RECORD_AUX event
593 which the tools report as an error.
594
595 In full-trace mode, the driver waits for data to be copied out before allowing
596 the (logical) buffer to wrap-around.  If data is not copied out quickly enough,
597 again 'truncated' is set in the PERF_RECORD_AUX event.  If the driver has to
598 wait, the intel_pt event gets disabled.  Because it is difficult to know when
599 that happens, perf tools always re-enable the intel_pt event after copying out
600 data.
601
602
603 Intel PT and build ids
604 ----------------------
605
606 By default "perf record" post-processes the event stream to find all build ids
607 for executables for all addresses sampled.  Deliberately, Intel PT is not
608 decoded for that purpose (it would take too long).  Instead the build ids for
609 all executables encountered (due to mmap, comm or task events) are included
610 in the perf.data file.
611
612 To see buildids included in the perf.data file use the command:
613
614         perf buildid-list
615
616 If the perf.data file contains Intel PT data, that is the same as:
617
618         perf buildid-list --with-hits
619
620
621 Snapshot mode and event disabling
622 ---------------------------------
623
624 In order to make a snapshot, the intel_pt event is disabled using an IOCTL,
625 namely PERF_EVENT_IOC_DISABLE.  However doing that can also disable the
626 collection of side-band information.  In order to prevent that,  a dummy
627 software event has been introduced that permits tracking events (like mmaps) to
628 continue to be recorded while intel_pt is disabled.  That is important to ensure
629 there is complete side-band information to allow the decoding of subsequent
630 snapshots.
631
632 A test has been created for that.  To find the test:
633
634         perf test list
635         ...
636         23: Test using a dummy software event to keep tracking
637
638 To run the test:
639
640         perf test 23
641         23: Test using a dummy software event to keep tracking     : Ok
642
643
644 perf record modes (nothing new here)
645 ------------------------------------
646
647 perf record essentially operates in one of three modes:
648         per thread
649         per cpu
650         workload only
651
652 "per thread" mode is selected by -t or by --per-thread (with -p or -u or just a
653 workload).
654 "per cpu" is selected by -C or -a.
655 "workload only" mode is selected by not using the other options but providing a
656 command to run (i.e. the workload).
657
658 In per-thread mode an exact list of threads is traced.  There is no inheritance.
659 Each thread has its own event buffer.
660
661 In per-cpu mode all processes (or processes from the selected cgroup i.e. -G
662 option, or processes selected with -p or -u) are traced.  Each cpu has its own
663 buffer. Inheritance is allowed.
664
665 In workload-only mode, the workload is traced but with per-cpu buffers.
666 Inheritance is allowed.  Note that you can now trace a workload in per-thread
667 mode by using the --per-thread option.
668
669
670 Privileged vs non-privileged users
671 ----------------------------------
672
673 Unless /proc/sys/kernel/perf_event_paranoid is set to -1, unprivileged users
674 have memory limits imposed upon them.  That affects what buffer sizes they can
675 have as outlined above.
676
677 The v4.2 kernel introduced support for a context switch metadata event,
678 PERF_RECORD_SWITCH, which allows unprivileged users to see when their processes
679 are scheduled out and in, just not by whom, which is left for the
680 PERF_RECORD_SWITCH_CPU_WIDE, that is only accessible in system wide context,
681 which in turn requires CAP_SYS_ADMIN.
682
683 Please see the 45ac1403f564 ("perf: Add PERF_RECORD_SWITCH to indicate context
684 switches") commit, that introduces these metadata events for further info.
685
686 When working with kernels < v4.2, the following considerations must be taken,
687 as the sched:sched_switch tracepoints will be used to receive such information:
688
689 Unless /proc/sys/kernel/perf_event_paranoid is set to -1, unprivileged users are
690 not permitted to use tracepoints which means there is insufficient side-band
691 information to decode Intel PT in per-cpu mode, and potentially workload-only
692 mode too if the workload creates new processes.
693
694 Note also, that to use tracepoints, read-access to debugfs is required.  So if
695 debugfs is not mounted or the user does not have read-access, it will again not
696 be possible to decode Intel PT in per-cpu mode.
697
698
699 sched_switch tracepoint
700 -----------------------
701
702 The sched_switch tracepoint is used to provide side-band data for Intel PT
703 decoding in kernels where the PERF_RECORD_SWITCH metadata event isn't
704 available.
705
706 The sched_switch events are automatically added. e.g. the second event shown
707 below:
708
709         $ perf record -vv -e intel_pt//u uname
710         ------------------------------------------------------------
711         perf_event_attr:
712         type                             6
713         size                             112
714         config                           0x400
715         { sample_period, sample_freq }   1
716         sample_type                      IP|TID|TIME|CPU|IDENTIFIER
717         read_format                      ID
718         disabled                         1
719         inherit                          1
720         exclude_kernel                   1
721         exclude_hv                       1
722         enable_on_exec                   1
723         sample_id_all                    1
724         ------------------------------------------------------------
725         sys_perf_event_open: pid 31104  cpu 0  group_fd -1  flags 0x8
726         sys_perf_event_open: pid 31104  cpu 1  group_fd -1  flags 0x8
727         sys_perf_event_open: pid 31104  cpu 2  group_fd -1  flags 0x8
728         sys_perf_event_open: pid 31104  cpu 3  group_fd -1  flags 0x8
729         ------------------------------------------------------------
730         perf_event_attr:
731         type                             2
732         size                             112
733         config                           0x108
734         { sample_period, sample_freq }   1
735         sample_type                      IP|TID|TIME|CPU|PERIOD|RAW|IDENTIFIER
736         read_format                      ID
737         inherit                          1
738         sample_id_all                    1
739         exclude_guest                    1
740         ------------------------------------------------------------
741         sys_perf_event_open: pid -1  cpu 0  group_fd -1  flags 0x8
742         sys_perf_event_open: pid -1  cpu 1  group_fd -1  flags 0x8
743         sys_perf_event_open: pid -1  cpu 2  group_fd -1  flags 0x8
744         sys_perf_event_open: pid -1  cpu 3  group_fd -1  flags 0x8
745         ------------------------------------------------------------
746         perf_event_attr:
747         type                             1
748         size                             112
749         config                           0x9
750         { sample_period, sample_freq }   1
751         sample_type                      IP|TID|TIME|IDENTIFIER
752         read_format                      ID
753         disabled                         1
754         inherit                          1
755         exclude_kernel                   1
756         exclude_hv                       1
757         mmap                             1
758         comm                             1
759         enable_on_exec                   1
760         task                             1
761         sample_id_all                    1
762         mmap2                            1
763         comm_exec                        1
764         ------------------------------------------------------------
765         sys_perf_event_open: pid 31104  cpu 0  group_fd -1  flags 0x8
766         sys_perf_event_open: pid 31104  cpu 1  group_fd -1  flags 0x8
767         sys_perf_event_open: pid 31104  cpu 2  group_fd -1  flags 0x8
768         sys_perf_event_open: pid 31104  cpu 3  group_fd -1  flags 0x8
769         mmap size 528384B
770         AUX area mmap length 4194304
771         perf event ring buffer mmapped per cpu
772         Synthesizing auxtrace information
773         Linux
774         [ perf record: Woken up 1 times to write data ]
775         [ perf record: Captured and wrote 0.042 MB perf.data ]
776
777 Note, the sched_switch event is only added if the user is permitted to use it
778 and only in per-cpu mode.
779
780 Note also, the sched_switch event is only added if TSC packets are requested.
781 That is because, in the absence of timing information, the sched_switch events
782 cannot be matched against the Intel PT trace.
783
784
785 perf script
786 ===========
787
788 By default, perf script will decode trace data found in the perf.data file.
789 This can be further controlled by new option --itrace.
790
791
792 New --itrace option
793 -------------------
794
795 Having no option is the same as
796
797         --itrace
798
799 which, in turn, is the same as
800
801         --itrace=cepwx
802
803 The letters are:
804
805         i       synthesize "instructions" events
806         b       synthesize "branches" events
807         x       synthesize "transactions" events
808         w       synthesize "ptwrite" events
809         p       synthesize "power" events
810         c       synthesize branches events (calls only)
811         r       synthesize branches events (returns only)
812         e       synthesize tracing error events
813         d       create a debug log
814         g       synthesize a call chain (use with i or x)
815         l       synthesize last branch entries (use with i or x)
816         s       skip initial number of events
817
818 "Instructions" events look like they were recorded by "perf record -e
819 instructions".
820
821 "Branches" events look like they were recorded by "perf record -e branches". "c"
822 and "r" can be combined to get calls and returns.
823
824 "Transactions" events correspond to the start or end of transactions. The
825 'flags' field can be used in perf script to determine whether the event is a
826 tranasaction start, commit or abort.
827
828 Note that "instructions", "branches" and "transactions" events depend on code
829 flow packets which can be disabled by using the config term "branch=0".  Refer
830 to the config terms section above.
831
832 "ptwrite" events record the payload of the ptwrite instruction and whether
833 "fup_on_ptw" was used.  "ptwrite" events depend on PTWRITE packets which are
834 recorded only if the "ptw" config term was used.  Refer to the config terms
835 section above.  perf script "synth" field displays "ptwrite" information like
836 this: "ip: 0 payload: 0x123456789abcdef0"  where "ip" is 1 if "fup_on_ptw" was
837 used.
838
839 "Power" events correspond to power event packets and CBR (core-to-bus ratio)
840 packets.  While CBR packets are always recorded when tracing is enabled, power
841 event packets are recorded only if the "pwr_evt" config term was used.  Refer to
842 the config terms section above.  The power events record information about
843 C-state changes, whereas CBR is indicative of CPU frequency.  perf script
844 "event,synth" fields display information like this:
845         cbr:  cbr: 22 freq: 2189 MHz (200%)
846         mwait:  hints: 0x60 extensions: 0x1
847         pwre:  hw: 0 cstate: 2 sub-cstate: 0
848         exstop:  ip: 1
849         pwrx:  deepest cstate: 2 last cstate: 2 wake reason: 0x4
850 Where:
851         "cbr" includes the frequency and the percentage of maximum non-turbo
852         "mwait" shows mwait hints and extensions
853         "pwre" shows C-state transitions (to a C-state deeper than C0) and
854         whether initiated by hardware
855         "exstop" indicates execution stopped and whether the IP was recorded
856         exactly,
857         "pwrx" indicates return to C0
858 For more details refer to the Intel 64 and IA-32 Architectures Software
859 Developer Manuals.
860
861 Error events show where the decoder lost the trace.  Error events
862 are quite important.  Users must know if what they are seeing is a complete
863 picture or not.
864
865 The "d" option will cause the creation of a file "intel_pt.log" containing all
866 decoded packets and instructions.  Note that this option slows down the decoder
867 and that the resulting file may be very large.
868
869 In addition, the period of the "instructions" event can be specified. e.g.
870
871         --itrace=i10us
872
873 sets the period to 10us i.e. one  instruction sample is synthesized for each 10
874 microseconds of trace.  Alternatives to "us" are "ms" (milliseconds),
875 "ns" (nanoseconds), "t" (TSC ticks) or "i" (instructions).
876
877 "ms", "us" and "ns" are converted to TSC ticks.
878
879 The timing information included with Intel PT does not give the time of every
880 instruction.  Consequently, for the purpose of sampling, the decoder estimates
881 the time since the last timing packet based on 1 tick per instruction.  The time
882 on the sample is *not* adjusted and reflects the last known value of TSC.
883
884 For Intel PT, the default period is 100us.
885
886 Setting it to a zero period means "as often as possible".
887
888 In the case of Intel PT that is the same as a period of 1 and a unit of
889 'instructions' (i.e. --itrace=i1i).
890
891 Also the call chain size (default 16, max. 1024) for instructions or
892 transactions events can be specified. e.g.
893
894         --itrace=ig32
895         --itrace=xg32
896
897 Also the number of last branch entries (default 64, max. 1024) for instructions or
898 transactions events can be specified. e.g.
899
900        --itrace=il10
901        --itrace=xl10
902
903 Note that last branch entries are cleared for each sample, so there is no overlap
904 from one sample to the next.
905
906 To disable trace decoding entirely, use the option --no-itrace.
907
908 It is also possible to skip events generated (instructions, branches, transactions)
909 at the beginning. This is useful to ignore initialization code.
910
911         --itrace=i0nss1000000
912
913 skips the first million instructions.
914
915 dump option
916 -----------
917
918 perf script has an option (-D) to "dump" the events i.e. display the binary
919 data.
920
921 When -D is used, Intel PT packets are displayed.  The packet decoder does not
922 pay attention to PSB packets, but just decodes the bytes - so the packets seen
923 by the actual decoder may not be identical in places where the data is corrupt.
924 One example of that would be when the buffer-switching interrupt has been too
925 slow, and the buffer has been filled completely.  In that case, the last packet
926 in the buffer might be truncated and immediately followed by a PSB as the trace
927 continues in the next buffer.
928
929 To disable the display of Intel PT packets, combine the -D option with
930 --no-itrace.
931
932
933 perf report
934 ===========
935
936 By default, perf report will decode trace data found in the perf.data file.
937 This can be further controlled by new option --itrace exactly the same as
938 perf script, with the exception that the default is --itrace=igxe.
939
940
941 perf inject
942 ===========
943
944 perf inject also accepts the --itrace option in which case tracing data is
945 removed and replaced with the synthesized events. e.g.
946
947         perf inject --itrace -i perf.data -o perf.data.new
948
949 Below is an example of using Intel PT with autofdo.  It requires autofdo
950 (https://github.com/google/autofdo) and gcc version 5.  The bubble
951 sort example is from the AutoFDO tutorial (https://gcc.gnu.org/wiki/AutoFDO/Tutorial)
952 amended to take the number of elements as a parameter.
953
954         $ gcc-5 -O3 sort.c -o sort_optimized
955         $ ./sort_optimized 30000
956         Bubble sorting array of 30000 elements
957         2254 ms
958
959         $ cat ~/.perfconfig
960         [intel-pt]
961                 mispred-all = on
962
963         $ perf record -e intel_pt//u ./sort 3000
964         Bubble sorting array of 3000 elements
965         58 ms
966         [ perf record: Woken up 2 times to write data ]
967         [ perf record: Captured and wrote 3.939 MB perf.data ]
968         $ perf inject -i perf.data -o inj --itrace=i100usle --strip
969         $ ./create_gcov --binary=./sort --profile=inj --gcov=sort.gcov -gcov_version=1
970         $ gcc-5 -O3 -fauto-profile=sort.gcov sort.c -o sort_autofdo
971         $ ./sort_autofdo 30000
972         Bubble sorting array of 30000 elements
973         2155 ms
974
975 Note there is currently no advantage to using Intel PT instead of LBR, but
976 that may change in the future if greater use is made of the data.
977
978
979 PEBS via Intel PT
980 =================
981
982 Some hardware has the feature to redirect PEBS records to the Intel PT trace.
983 Recording is selected by using the aux-output config term e.g.
984
985         perf record -c 10000 -e '{intel_pt/branch=0/,cycles/aux-output/ppp}' uname
986
987 Note that currently, software only supports redirecting at most one PEBS event.
988
989 To display PEBS events from the Intel PT trace, use the itrace 'o' option e.g.
990
991         perf script --itrace=oe