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性能工具之所以使用擴展的BPF，部分原因在于它的可編程性。BPF程序可以執行自定義等待時間計算和統計摘要。僅這些功能就可以構成一個有趣的工具，并且還有許多其他具有這些功能的跟蹤工具。使BPF與眾不同的是，它還高效且生產安全，并且內置于Linux內核中。使用BPF，您可以在生產環境中運行這些工具，而無需添加任何新的內核組件。
讓我們看一些輸出和一個圖表，以了解性能工具如何使用BPF。該示例來自我發布的早期BPF工具bitehist，該工具以直方圖的形式顯示了磁盤I/O的大小：
關鍵的變化是直方圖可以在內核上下文中生成，這大大減少了復制到用戶空間的數據量。這種效率的提高是如此之大，以至于它可以允許工具在生產中運行，否則這些工具將太昂貴。詳細地：
在BPF之前，生成此直方圖摘要的完整步驟為：
1. 在內核中：為磁盤I / O事件啟用檢測。
2. 在內核中，對于每個事件：將一條記錄寫入perf緩沖區。如果使用跟蹤點(首選)，則記錄包含有關磁盤I / O的元數據的幾個字段。
3. 在用戶空間中：定期將所有事件的緩沖區復制到用戶空間。
4. 在用戶空間中：遍歷每個事件，為字節字段解析事件元數據。其他字段將被忽略。
5. 在用戶空間中：生成字節字段的直方圖摘要。
注意：這些是可用的最佳步驟，但它們并沒有顯示唯一的方法。您可以安裝樹外跟蹤器(例如SystemTap)，但是根據您的內核和發行版，這可能會很艱難。您也可以修改內核代碼，或開發自定義kprobe模塊，但是這兩種方法都涉及挑戰，并帶來風險。我開發了自己的解決方法，稱為“ hacktogram”，其中涉及為直方圖的每一行創建多個帶范圍過濾器的perf(1)統計計數器[16]。那太差了。
步驟2到步驟4對于高I / O系統具有高性能開銷。想象一下，每秒傳輸10,000個磁盤I / O跟蹤記錄到用戶空間程序以進行分析和匯總。
使用BPF，bitesize程序的步驟為：
1. 在內核中：啟用對磁盤I / O事件的檢測，并附加一個由bitesize定義的自定義BPF程序。
2. 在內核中，對于每個事件：運行BPF程序。它僅獲取字節字段，并將其保存到自定義BPF映射直方圖中。
3. 在用戶空間中：一次讀取BPF地圖直方圖并打印出來。
此方法避免了將事件復制到用戶空間并對其進行重新處理的開銷。它還避免了復制未使用的元數據字段。復制到用戶空間的唯一數據顯示在上一個輸出中：“ count”列，它是數字數組。
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