Perf 使用注意事项
（perf 工具的基本用法可参考官方教程，本文不再涉及。）
当前 RISC-V 对 perf 的支持涉及以下软/硬件的框架/规范：
- Linux perf 框架
- perf 框架主体
- perf 工具的 pmu-events json 文件（允许 perf 工具以名字而非 raw 编码指定硬件平台所支持的特定事件）
- SBI PMU Extension
- RISC-V 硬件规范
- RISC-V ISA Privileged Specification 中定义的 HPM（Hardware Performance Monitor）内容
- Sscofpmf Extension
它们的关系如下：
但即使软/硬件上全都支持了以上内容，仍存在以下事项需 perf 的使用者关注：
perf list 所列出的硬件事件不一定全都可用
现象：
perf list 列出的硬件事件，并不表示当前硬件平台就全都支持这些事件。
例如，perf list 列出的硬件事件如下：
$ perf list | grep Hardware
branch-instructions OR branches [Hardware event]
branch-misses [Hardware event]
bus-cycles [Hardware event]
cache-misses [Hardware event]
cache-references [Hardware event]
cpu-cycles OR cycles [Hardware event]
instructions [Hardware event]
ref-cycles [Hardware event]
stalled-cycles-backend OR idle-cycles-backend [Hardware event]
stalled-cycles-frontend OR idle-cycles-frontend [Hardware event]
L1-dcache-load-misses [Hardware cache event]
L1-dcache-loads [Hardware cache event]
L1-dcache-prefetch-misses [Hardware cache event]
L1-dcache-prefetches [Hardware cache event]
L1-dcache-store-misses [Hardware cache event]
L1-dcache-stores [Hardware cache event]
L1-icache-load-misses [Hardware cache event]
L1-icache-loads [Hardware cache event]
L1-icache-prefetch-misses [Hardware cache event]
L1-icache-prefetches [Hardware cache event]
LLC-load-misses [Hardware cache event]
LLC-loads [Hardware cache event]
LLC-prefetch-misses [Hardware cache event]
LLC-prefetches [Hardware cache event]
LLC-store-misses [Hardware cache event]
LLC-stores [Hardware cache event]
branch-load-misses [Hardware cache event]
branch-loads [Hardware cache event]
dTLB-load-misses [Hardware cache event]
dTLB-loads [Hardware cache event]
dTLB-prefetch-misses [Hardware cache event]
dTLB-prefetches [Hardware cache event]
dTLB-store-misses [Hardware cache event]
dTLB-stores [Hardware cache event]
iTLB-load-misses [Hardware cache event]
iTLB-loads [Hardware cache event]
node-load-misses [Hardware cache event]
node-loads [Hardware cache event]
node-prefetch-misses [Hardware cache event]
node-prefetches [Hardware cache event]
node-store-misses [Hardware cache event]
node-stores [Hardware cache event]
但对某些事件的计数结果会显示 <not counted> ，有可能当前硬件平台不支持该事件（但也有可能是支持该事件但没统计到计数）：
$ perf stat -e cycles,branches,bus-cycles,ref-cycles ls
Performance counter stats for 'ls':
1719370 cycles
94325 branches
<not counted> bus-cycles (0.00%)
<not counted> ref-cycles (0.00%)
0.002556584 seconds time elapsed
0.002900000 seconds user
0.000000000 seconds sys
原因：
perf list 列出的 “Hardware event” 和 “Hardware cache event” 是 Linux perf 框架中预设好的硬件事件名字，在 RISC-V 平台中它们是通过 SBI PMU Extension 与实际的 HPM 硬件计数器建立起联系。而在 OpenSBI 的 PMU Extension 实现中，这种映射关系是描述在 Device Tree 中 compatible = "riscv,pmu" 的字段中。
以下是一个 Device Tree 的例子：
pmu {
compatible = "riscv,pmu";
riscv,event-to-mhpmevent =
/* BRANCH_INSTRUCTIONS */
<0x00005 0x0 0x01>,
/* BRANCH_MISSES */
<0x00006 0x0 0x02>,
/* STALLED_CYCLES_FRONTEND */
<0x00008 0x0 0x03>,
/* STALLED_CYCLES_BACKEND */
<0x00009 0x0 0x04>,
/* L1D_READ_ACCESS */
<0x10000 0x0 0x06>,
/* L1D_READ_MISS */
<0x10001 0x0 0x05>,
/* L1D_WRITE_ACCESS */
<0x10002 0x0 0x0a>,
/* L1D_WRITE_MISS */
<0x10003 0x0 0x09>,
/* L1I_READ_ACCESS */
<0x10008 0x0 0x0c>,
/* L1I_READ_MISS */
<0x10009 0x0 0x0b>,
/* L1I_PREFETCH_ACCESS */
<0x1000c 0x0 0x0e>,
/* L1I_PREFETCH_MISS */
<0x1000d 0x0 0x0d>,
/* DTLB_READ_MISS */
<0x10019 0x0 0x15>,
/* DTLB_WRITE_MISS */
<0x1001b 0x0 0x19>,
/* ITLB_READ_MISS */
<0x10021 0x0 0x1b>;
/* 16 valid counters: mhpmcounter3 ~ mhpmcounter18 */
riscv,event-to-mhpmcounters =
<0x00005 0x00006 0x0007fff8>,
<0x00008 0x00009 0x0007fff8>,
<0x10000 0x10003 0x0007fff8>,
<0x10008 0x10009 0x0007fff8>,
<0x1000c 0x1000d 0x0007fff8>,
<0x10019 0x10019 0x0007fff8>,
<0x1001b 0x1001b 0x0007fff8>,
<0x10021 0x10021 0x0007fff8>;
riscv,raw-event-to-mhpmcounters =
/*
* For convenience, we treat 0x1~0xff as valid indexes,
* but actually in hardware the valid indexes are 0x1~0xbd.
*/
<0x0 0x0 0xffffffff 0xffffff00 0x0007fff8>;
};
具体的格式说明可参考 OpenSBI 源码中的文档 docs/pmu_support.md 。
Device Tree 的这些内 容，是由 OpenSBI 解析，Linux perf 框架无法得知（目前没有定义相关的规范）。因此，perf list 所列出的硬件事件，并非每一个都对应硬件上实际的 HPM 事件。
X60 中 perf record 等采样统计的功能对 cycles 和 instructions 事件无效
现象：
在 X60 中，perf 中某些对硬件事件进行采样统计的功能（包括但不限于 perf record 、 perf top 等），对 cycles 和 instructions 事件无法生效。可能出现的现象包括但不限于：
-
执行
perf record后，对生成的perf.data使用perf report时，报错 “The perf.data data has no samples!”。如下图：
-
执行
perf top无输出。 -
...
原因：
perf 的 record 、 top 等采样功能，若要统计硬件事件，需要该事件对应的硬件 counter 支持 overflow interrupt。RISC-V 的 Sscofpmf 扩展就是定义了硬件上 mhpmevent 的 counter 如何提供 overflow interrupt。
但对于 cycles 和 instructions 这两个事件所用的 counter CSR —— mcycle 和 minstret ，Sscofpmf 没有定义它们的 overflow interrupt，而 X60 也没有对此额外处理，因此这些需要采样的 perf 功能对这两个事件无效：
大多数情况下，若不使用 -e 参数手动指定事件，perf 会默认统计 cycles 事件。 因此在 X60 中，需要采样的 perf 功能默认无输出或统计结果的 samples 为 0 是正常的，并非表示 perf 不可用，只需用 -e 参数指定其他事件即可。 例如：
在 X60 中使用采样功能统计性能时，可考虑使用以下事件作为 cycles 和 instructions 的替代：
cpu-clock/task-clock等软件事件。- X60 硬件支持的一些特定事件，如 U/S/M mode cycles、不同指令的计数等（具体事件请参考相关硬件手册；如何在 perf 中使用这些事件请参考后面章节 “如何使用 raw hardware event”）。
如何使用 raw hardware event
Linux perf 框架只预设了一部分硬件事件的名字，对于那些在硬件上支持、但不存在预设名字的事件（称为 raw hardware event），可在使用 -e 参数时通过以下两种方法指定：
- 通过
rNNN编码指定。 - 通过名字指定（需要该平台的 SDK 已实现 pmu-events json 文件）。
通过 rNNN 编码指定
-e rNNN 可直接通过硬件定义的编号来指定使用哪个事件，其中 NNN 为 16 进制数字（不包含 0x ），其格式由 perf 框架、硬件定义的编码、以及相关中间层软件共同决定。
对于支持 SBI PMU Extension 的 RISC-V 平台，NNN 编码各 bit 的含义为：
[63] 固定为 0，表示 raw type
[52:56] 固定为 4，表示 type 为 PERF_TYPE_RAW
[55:48] 未使用，全为 0 即可
[47:0] 对应的 mhpmevent CSR 值
例如，r0400000000000008 表示 mhpmevent 值为 0x8 的事件。
通过名字指定
perf 工具支持一个功能，可允许在其源码目录中增加一些 json 文件，为不同硬件厂商的 raw hardware event 定义名字。如此一来，使用时可通过名字而非 rNNN 编码来指定事件。
若某一平台实现了该功能，可在其 SDK 的 Linux 源码的 tools/perf/pmu-events/arch/riscv/ 目录下找到这些 json 文件。例如 x60 的有：
user@host:~/linux/tools/perf/pmu-events/arch/riscv$ tree spacemit/x60
spacemit/x60
|-- branch.json
|-- cache.json
|-- instruction.json
`-- microarch.json
当 使用该源码编译出来的 perf 时，可以用 json 文件中定义的这些名字替换掉 rNNN 编码。
以 X60 cache.json 中的部分内容为例：
EventName是可在 perf-e参数中使用的名字。EventCode对应于硬件手册中该 HPM 事件的编号。
在 perf list 中可看到对应的名字（若 perf list 结果太长，可只列出与关键字相关的事件，例如 perf list l1 ）：
该名字可直接用在 -e 参数中，如：
