锁统计 【ChatGPT】

发布时间 2023-12-10 10:14:40作者: 摩斯电码

锁统计

什么

顾名思义,它提供了有关锁的统计信息。

为什么

因为诸如锁争用之类的问题会严重影响性能。

如何

Lockdep已经在锁函数中设置了钩子,并将锁实例映射到锁类上。我们在此基础上构建(参见运行时锁正确性验证器)。下面的图显示了锁函数与其中各种钩子之间的关系:

      __acquire
          |
         lock _____
          |        \
          |    __contended
          |         |
          |       <wait>
          | _______/
          |/
          |
     __acquired
          |
          .
        <hold>
          .
          |
     __release
          |
       unlock

lock, unlock  - 常规锁函数
__*           - 钩子
<>            - 状态

有了这些钩子,我们可以提供以下统计信息:

  • con-bounces
    涉及x-cpu数据的锁争用次数

  • contentions
    必须等待的锁获取次数

  • 等待时间(wait time)

    • 最小值
      我们曾经等待锁的最短(非0)时间

    • 最大值
      我们曾经等待锁的最长时间

    • 总计
      我们在此锁上等待的总时间

    • 平均值
      我们在此锁上等待的平均时间

  • acq-bounces
    涉及x-cpu数据的锁获取次数

  • acquisitions
    我们获取锁的次数

  • 持有时间(hold time)

    • 最小值
      我们曾经持有锁的最短(非0)时间

    • 最大值
      我们曾经持有锁的最长时间

    • 总计
      此锁被持有的总时间

    • 平均值
      此锁被持有的平均时间

这些数字是按锁类和读/写状态(如果适用)收集的。

它还跟踪每个类的4个争用点。争用点是必须等待锁获取的调用点。

配置

通过CONFIG_LOCK_STAT启用锁统计。

用法

启用统计信息收集:

# echo 1 >/proc/sys/kernel/lock_stat

禁用统计信息收集:

# echo 0 >/proc/sys/kernel/lock_stat

查看当前的锁统计信息:

(行号不是实际输出的一部分,为了解释的清晰性而添加)

# less /proc/lock_stat

01 lock_stat version 0.4
02-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
03                              类名    con-bounces    contentions   waittime-min   waittime-max waittime-total   waittime-avg    acq-bounces   acquisitions   holdtime-min   holdtime-max holdtime-total   holdtime-avg
04-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
05
06                         &mm->mmap_sem-W:            46             84           0.26         939.10       16371.53         194.90          47291        2922365           0.16     2220301.69 17464026916.32        5975.99
07                         &mm->mmap_sem-R:            37            100           1.31      299502.61      325629.52        3256.30         212344       34316685           0.10        7744.91    95016910.20           2.77
08                         ---------------
09                           &mm->mmap_sem              1          [<ffffffff811502a7>] khugepaged_scan_mm_slot+0x57/0x280
10                           &mm->mmap_sem             96          [<ffffffff815351c4>] __do_page_fault+0x1d4/0x510
11                           &mm->mmap_sem             34          [<ffffffff81113d77>] vm_mmap_pgoff+0x87/0xd0
12                           &mm->mmap_sem             17          [<ffffffff81127e71>] vm_munmap+0x41/0x80
13                         ---------------
14                           &mm->mmap_sem              1          [<ffffffff81046fda>] dup_mmap+0x2a/0x3f0
15                           &mm->mmap_sem             60          [<ffffffff81129e29>] SyS_mprotect+0xe9/0x250
16                           &mm->mmap_sem             41          [<ffffffff815351c4>] __do_page_fault+0x1d4/0x510
17                           &mm->mmap_sem             68          [<ffffffff81113d77>] vm_mmap_pgoff+0x87/0xd0
18
19.............................................................................................................................................................................................................................
20
21                         unix_table_lock:           110            112           0.21          49.24         163.91           1.46          21094          66312           0.12         624.42       31589.81           0.48
22                         ---------------
23                         unix_table_lock             45          [<ffffffff8150ad8e>] unix_create1+0x16e/0x1b0
24                         unix_table_lock             47          [<ffffffff8150b111>] unix_release_sock+0x31/0x250
25                         unix_table_lock             15          [<ffffffff8150ca37>] unix_find_other+0x117/0x230
26                         unix_table_lock              5          [<ffffffff8150a09f>] unix_autobind+0x11f/0x1b0
27                         ---------------
28                         unix_table_lock             39          [<ffffffff8150b111>] unix_release_sock+0x31/0x250
29                         unix_table_lock             49          [<ffffffff8150ad8e>] unix_create1+0x16e/0x1b0
30                         unix_table_lock             20          [<ffffffff8150ca37>] unix_find_other+0x117/0x230
31                         unix_table_lock              4          [<ffffffff8150a09f>] unix_autobind+0x11f/0x1b0

这段摘录显示了前两个锁类的统计信息。第01行显示输出版本 - 每次格式更改时都会更新。第02-04行显示了列描述的标题。第05-18行和第20-31行显示了实际的统计信息。这些统计信息分为两部分;实际的统计信息与争用点之间有一个短分隔符(第08行,第13行)。

第09-12行显示了前4个记录的争用点(尝试获取锁的代码),第14-17行显示了前4个记录的争用点(锁的持有者)。统计信息中可能缺少最大的con-bounces点。

第一个锁(第05-18行)是一个读/写锁,并且在短分隔符上方显示了两行。争用点与列描述不匹配,它们有两个:contentions和[<IP>]符号。第二组争用点是我们正在争用的点。

时间值的整数部分以微秒(us)为单位。

处理嵌套锁时,子类可能会出现:

32...........................................................................................................................................................................................................................
33
34                               &rq->lock:       13128          13128           0.43         190.53      103881.26           7.91          97454        3453404           0.00         401.11    13224683.11           3.82
35                               ---------
36                               &rq->lock          645          [<ffffffff8103bfc4>] task_rq_lock+0x43/0x75
37                               &rq->lock          297          [<ffffffff8104ba65>] try_to_wake_up+0x127/0x25a
38                               &rq->lock          360          [<ffffffff8103c4c5>] select_task_rq_fair+0x1f0/0x74a
39                               &rq->lock          428          [<ffffffff81045f98>] scheduler_tick+0x46/0x1fb
40                               ---------
41                               &rq->lock           77          [<ffffffff8103bfc4>] task_rq_lock+0x43/0x75
42                               &rq->lock          174          [<ffffffff8104ba65>] try_to_wake_up+0x127/0x25a
43                               &rq->lock         4715          [<ffffffff8103ed4b>] double_rq_lock+0x42/0x54
44                               &rq->lock          893          [<ffffffff81340524>] schedule+0x157/0x7b8
45
46...........................................................................................................................................................................................................................
47
48                             &rq->lock/1:        1526          11488           0.33         388.73      136294.31          11.86          21461          38404           0.00          37.93      109388.53           2.84
49                             -----------
50                             &rq->lock/1        11526          [<ffffffff8103ed58>] double_rq_lock+0x4f/0x54
51                             -----------
52                             &rq->lock/1         5645          [<ffffffff8103ed4b>] double_rq_lock+0x42/0x54
53                             &rq->lock/1         1224          [<ffffffff81340524>] schedule+0x157/0x7b8
54                             &rq->lock/1         4336          [<ffffffff8103ed58>] double_rq_lock+0x4f/0x54
55                             &rq->lock/1          181          [<ffffffff8104ba65>] try_to_wake_up+0x127/0x25a

第48行显示了&rq->lock类的第二个子类(/1)的统计信息(子类从0开始),因为在这种情况下,正如第50行所示,double_rq_lock实际上获取了两个自旋锁的嵌套锁。

查看争用最严重的锁:

# grep : /proc/lock_stat | head
                      clockevents_lock:       2926159        2947636           0.15       46882.81  1784540466.34         605.41        3381345        3879161           0.00        2260.97    53178395.68          13.71
                   tick_broadcast_lock:        346460         346717           0.18        2257.43    39364622.71         113.54        3642919        4242696           0.00        2263.79    49173646.60          11.59
                &mapping->i_mmap_mutex:        203896         203899           3.36      645530.05 31767507988.39      155800.21        3361776        8893984           0.17        2254.15    14110121.02           1.59
                             &rq->lock:        135014         136909           0.18         606.09      842160.68           6.15        1540728       10436146           0.00         728.72    17606683.41           1.69
             &(&zone->lru_lock)->rlock:         93000          94934           0.16          59.18      188253.78           1.98        1199912        3809894           0.15         391.40     3559518.81           0.93
                       tasklist_lock-W:         40667          41130           0.23        1189.42      428980.51          10.43         270278         510106           0.16         653.51     3939674.91           7.72
                       tasklist_lock-R:         21298          21305           0.20        1310.05      215511.12          10.12         186204         241258           0.14        1162.33     1179779.23           4.89
                            rcu_node_1:         47656          49022           0.16         635.41      193616.41           3.95         844888        1865423           0.00         764.26     1656226.96           0.89
     &(&dentry->d_lockref.lock)->rlock:         39791          40179           0.15        1302.08       88851.96           2.21        2790851       12527025           0.10        1910.75     3379714.27           0.27
                            rcu_node_0:         29203          30064           0.16         786.55     1555573.00          51.74          88963         244254           0.00         398.87      428872.51           1.76

清除统计信息:

# echo 0 > /proc/lock_stat