4. perf sched子命令概览

perf sched 是 perf 工具集中专用于进程调度延迟分析的子命令集合。它通过内核 tracepoint 捕获调度事件，提供从数据采集、延迟量化到可视化回放的全链路分析能力。本节将逐一介绍 perf sched record、latency、map、replay、diff 等核心子命令的功能定义、输出格式与典型适用场景。

4.1 子命令全景图

以下 SVG 展示了 perf sched 子命令的完整工作流与数据流向关系：

4.2 子命令功能详解

4.2.1 perf sched record — 调度事件采集

该子命令是调度分析的起点，通过启用调度器相关的 tracepoint 事件来记录进程的创建、唤醒、切换和迁移行为。默认采集的事件包括：

• sched:sched_switch — 进程上下文切换
• sched:sched_wakeup / sched:sched_wakeup_new — 进程唤醒
• sched:sched_migrate_task — 进程跨 CPU 迁移
• sched:sched_process_fork / sched:sched_process_exit — 进程创建与退出

典型用法：

# 采集 10 秒调度事件，默认输出到 perf.data
perf sched record -- sleep 10

# 指定输出文件，便于后续对比
perf sched record -o sched_A.data -- stress --cpu 4 --timeout 5

4.2.2 perf sched latency — 调度延迟统计

该子命令解析 perf.data，计算每个进程的调度延迟指标，并以表格形式输出。核心指标包括：

典型用法：

# 输出所有进程的调度延迟统计
perf sched latency

# 按延迟降序排列，快速定位异常进程
perf sched latency --sort max

4.2.3 perf sched map — 时间轴上下文切换可视化

该子命令将调度事件转换为基于时间轴的 ASCII 图表，展示每个 CPU 上运行的进程随时间的变化。每一列代表一个时间片，每一行代表一个 CPU 核心，字符表示在该时间片内运行的进程名称缩写。

典型用法：

# 生成上下文切换时间轴
perf sched map

# 指定时间窗口，聚焦问题区间
perf sched map --time 2.0,5.0

输出示例（示意）：

  *A0                   A0                   B1
  *.                   .                   .
  .  *B1                B1                   C2
  .  .                  .                    .
  .  .  *C2             C2                   A0
  -------------------------------------------------
  CPU0  CPU1  CPU2  CPU3  CPU4  CPU5  CPU6  CPU7

4.2.4 perf sched replay — 调度过程模拟回放

该子命令将采集到的调度事件重新模拟执行，测量在理想条件下（无外部干扰）的调度延迟，并与实际采集的延迟进行对比。它通过重放调度序列来评估调度器本身的效率。

典型用法：

# 执行调度回放，输出模拟延迟
perf sched replay

# 指定回放次数，取平均结果
perf sched replay --repeat 3

输出关键字段：

4.2.5 perf sched diff — 两次实验差异对比

该子命令对比两次 perf sched latency 的输出结果，生成差异报告。常用于验证调优措施的效果，例如对比调优前后的调度延迟变化。

典型用法：

# 对比调优前后的延迟数据
perf sched diff perf_before.data perf_after.data

# 只显示变化超过 5% 的进程
perf sched diff --percentage 5 perf_before.data perf_after.data

输出格式示例：

#              wait-time (ms)          sch-delay (ms)         run-delay (ms)
# process      before  after  diff     before  after  diff    before  after  diff
stress-1234    2.34    1.12   -52.1%   1.87    0.95   -49.2%  3.21    1.45   -54.8%
kworker-56     0.45    0.48   +6.7%    0.32    0.35   +9.4%   0.78    0.82   +5.1%

4.3 子命令适用场景速查表

4.4 组合使用示例：从采集到定位

以下流程展示如何组合使用 perf sched 子命令完成一次完整的调度延迟分析：

1. 采集基线数据：perf sched record -o baseline.data -- sleep 30
2. 生成延迟统计：perf sched latency -i baseline.data --sort max，发现 nginx-1234 的 max-delay 达到 15ms。
3. 可视化调度序列：perf sched map -i baseline.data --time 5.0,10.0，观察到 nginx-1234 在 CPU2 和 CPU3 之间频繁迁移。
4. 模拟回放验证：perf sched replay -i baseline.data，确认模拟延迟仅为 2ms，说明延迟主要由外部因素（如中断、其他进程争抢）导致。
5. 调优后对比：调整 kernel.sched_migration_cost_ns 后再次采集 perf sched record -o tuned.data -- sleep 30，执行 perf sched diff baseline.data tuned.data 验证改善效果。