perf bench 内核子系统基准

更新时间：2026-09-18。perf bench 是 perf 套件内置的一组内核子系统微基准，零额外脚本就能量化调度、内存、futex、epoll 的原始开销。综合采样见 perf 实战，上下文切换原理见 线程上下文切换成本。

这个工具是做什么的

它内置若干可重复的合成负载，输出耗时/吞吐，适合：① 内核版本、调度器、NUMA/绑定变更前后对比；② 不同机型/云主机建立基线。测的是子系统原语，不是你的业务 QPS。

perf bench        # 列出所有可用 benchmark 集合

一、调度与 IPC

# 多进程/线程经 socket/pipe 做消息乒乓，反映调度 + IPC 综合开销
perf bench sched messaging            # 默认：每群 20 发送者，进程 + pipe
perf bench sched messaging -t        # -t 用线程而非进程
perf bench sched pipe                # 单任务在 pipe 上自收自发，反映唤醒/切换开销

sched pipe 循环里每次往返触发一次调度切换，常用作「上下文切换+唤醒」成本的相对指标。

二、内存

perf bench mem memcpy        # 多种实现（glibc/标准）大块内存拷贝吞吐
perf bench mem memset
perf bench sched mem         # 线程对内存寻址（旧版名称，按 perf 版本而定）
perf bench numa              # 带 NUMA 拓扑的内存访问基准（部分版本）

用于评估内存带宽/拷贝实现差异；NUMA 影响可结合 numactl 与 numastat 验证绑定效果。

三、futex 与 epoll

perf bench futex hash        # 哈希表上的锁竞争/唤醒
perf bench futex wake        # wake/wait 唤醒吞吐
perf bench futex requeue     # requeue 语义开销（线程池/条件变量底层）
perf bench futex lock-ppf    # 按 perf 版本支持的锁竞争场景
perf bench epoll wait        # epoll_wait 事件通知处理吞吐

排查锁竞争、评估线程同步原语或比较不同内核唤醒路径时，这些数字很直观；业务锁等待仍要用 perf/strace -c 在真实进程上确认。

四、怎么用结果

# 多次运行取稳态；固定 CPU 频率、隔离干扰
for i in 1 2 3; do perf bench sched pipe; done
taskset -c 2 perf bench mem memcpy   # 绑核减少迁移噪声

只做同环境相对比较：同样硬件/编译选项/负载参数，变更前后各跑多次看中位数，而不是拿绝对值和别人比。

常见坑

1. 拿微基准当业务性能：它不经过真实代码路径、缓存和锁竞争分布，不能推导接口 QPS，只反映子系统原语。
2. 环境噪声大：频率升降频、其他租户、调度迁移都会影响数值；固定 governor、绑核、关超线程干扰、多跑几次。
3. 跨机直接比绝对值：不同 CPU/内核/编译器结果不可直接横比，只在受控变更下做前后对比。
4. perf 版本差异：不同内核版本子项命名/参数略有不同，先 perf bench 看本机支持集。
5. futex 场景不等于你的锁：合成竞争模式与业务并发结构不同，结论需在真实负载复核。

总结

perf bench 是随 perf 提供的内核子系统微基准集合：sched messaging/pipe 量化调度唤醒与 IPC 及上下文切换成本，mem memcpy/memset 量化内存拷贝带宽，futex hash/wake/requeue 量化锁竞争与唤醒路径，epoll wait 量化事件通知吞吐；它的正确用法是在固定 CPU 频率、绑核隔离、多次取稳态的前提下做同一环境的变更前后或机型间相对基线，而不是把合成原语数字当成业务 QPS——微基准不含真实代码路径与竞争分布，跨硬件/内核版本也不能直接比绝对值，业务侧结论仍需用 perf 与 strace 在真实进程上复核。