我们应该怎么分析QEMU代码中某段代码的性能呢？除了比较复杂的trace-event功能（我的博客中翻译过qemu tracing的文档），其实在QEMU自带有一个简单的profiler实现，它是一个简单的计时器封装。这篇博客主要介绍怎么在编译时开启、使用QEMU profiler，并说明怎么利用这个功能添加一个自己的计时器来分析QEMU中某段代码的性能。
1. 编译
我的代码是QEMU 2.12.0。要开启profiler功能，在编译前进行运行configure的时候，只要加入--enable-profiler选项就可以了，它会加入CONFIG_PROFILER这个宏定义。比如我用如下选项进行编译：
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cd QEMU_SRC_PATH ./configure --prefix=/PATH/TO/QEMU_BIN_DIR --target-list=x86_64-softmmu --enable-profiler make -j make install |
将其编译到QEMU后，无须改动启动参数，它是默认启用的，但是我们一般需要用QMP shell来查看它帮我们计时的信息。
2. 使用
在启动QEMU虚拟机的命令中，我们需要加入一个QMP socket，用于一会接入我们的QMP shell：
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# -qmp后边接我们要创建的QMP socket文件的信息，这里我们将它创建在本目录(./qmp-sock文件) /PATH/TO/QEMU_BIN_DIR/bin/qemu-system-x86_64 ... -qmp unix:./qmp-sock,server,nowait |
在虚拟机启动后，用QEMU源码中自带的QMP shell脚本连接QMP socket：
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# 这个脚本就是QEMU源码中的scripts/qmp/qmp-shell文件 # 加-H是为了以HMP命令进行交互，否则就得使用json格式，不方便 /PATH/TO/QEMU_SRC/scripts/qmp/qmp-shell -H ./qmp-sock |
之后出现以下欢迎界面：
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Welcome to the HMP shell! Connected to QEMU 2.12.0 (QEMU) |
我们在(QEMU)后面输入info profile就可以看到QEMU自带的两个计时器的数值，每次查看完这个数值，数值会清零。
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Welcome to the HMP shell! Connected to QEMU 2.12.0 (QEMU) info profile async time 18524863312 (18.525) qemu time 0 (0.000) |
3. 实现
QEMU源码中，计时器功能的实现，主要与monitor.c和include/qemu/timer.h这两个文件有关文件实现。而使用这个profiler进行计时的只有两个变量：一个是vl.c的dev_time(即上面的async time)；一个是cpus.c的tcg_time（即上面的qemu time），由于我们使用的是KVM，没有用TCG，所以这个值应该一直为0。
首先，计时器变量都定义在monitor.c，就是和QMP实现相关的代码文件中：
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// monitor.c int64_t tcg_time; int64_t dev_time; |
查询计时器的代码也在这附近，可以看到，的确和我们刚才用info profile查询时打印的信息一致，而且打印后进行了清零操作：
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// monitor.c static void hmp_info_profile(Monitor *mon, const QDict *qdict) { monitor_printf(mon, "async time %" PRId64 " (%0.3f)\n", dev_time, dev_time / (double)NANOSECONDS_PER_SECOND); monitor_printf(mon, "qemu time %" PRId64 " (%0.3f)\n", tcg_time, tcg_time / (double)NANOSECONDS_PER_SECOND); tcg_time = 0; dev_time = 0; } |
include/qemu/timer.h中实现了计时器相关的函数，所以实际进行计时的代码段会包含它，其中也有计时器变量的外部声明：
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// include/qemu/timer.h #ifdef CONFIG_PROFILER static inline int64_t profile_getclock(void) { return get_clock(); } extern int64_t tcg_time; extern int64_t dev_time; #endif |
我们可以以dev_time这个计时器为例看一下，开始和结束计时之间的代码就是被计时的代码，很自然的方式：
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// vl.c #include "qemu/timer.h" ... static void main_loop(void) { #ifdef CONFIG_PROFILER int64_t ti; #endif while (!main_loop_should_exit()) { #ifdef CONFIG_PROFILER ti = profile_getclock(); //开始计时 #endif main_loop_wait(false); // 被计时的就是这行代码 #ifdef CONFIG_PROFILER dev_time += profile_getclock() - ti; //结束计时并累加到计时器 #endif } } |
4. 扩展应用
根据这种思路，我们也很容易添加自己的计时器，只要以下几步：
- 在
include/qemu/timer.h进行计时器变量声明； - 在
monitor.c进行计时器变量定义，并在hmp_info_profile函数加入自己喜欢的打印格式，在打印后也可以选择将计时器变量清零； - 在要计时的代码段所在文件中包含
qemu/timer.h头文件； - 最后，在要计时的代码段前后加入
profile_getclock()函数获取时间并累加到我们新定义的计时器变量上就可以了。
[1] 我的wiki–关于QMP, https://github.com/zhangjaycee/real_tech/wiki/virtual_018#接入qemu-monitor
[2] QEMU Docs, https://qemu.weilnetz.de/doc/qemu-doc.html