IMC (内存集合计数器)¶

Anju T Sudhakar, 2019 年 5 月 10 日

基本概述 ¶

IMC (内存集合计数器) 是一种硬件监控工具，用于收集 Nest 级别（片上但脱离核心）、核心级别和线程级别的大量硬件性能事件。

Nest PMU 计数器由在 OCC（片上控制器）复合体中运行的 Nest IMC 微代码处理。微代码收集计数器数据并将 nest IMC 计数器数据移动到内存。

核心和线程 IMC PMU 计数器在核心中处理。核心级别 PMU 计数器为我们提供每个核心的 IMC 计数器数据，线程级别 PMU 计数器为我们提供每个 CPU 线程的 IMC 计数器数据。

OPAL 从 IMC 目录获取 IMC PMU 和支持的事件信息，并通过设备树传递给内核。事件的信息包含

事件名称
事件偏移量
事件描述

并且可能也包含

事件比例
事件单位

某些 PMU 可能对其所有支持的事件具有通用的比例和单位值。对于这些情况，这些事件的比例和单位属性必须从 PMU 继承。

内存中的事件偏移量是计数器数据累积的位置。

IMC 目录位于: https://github.com/open-power/ima-catalog

内核在具有兼容字段 ibm,opal-in-memory-counters 的 imc-counters 设备节点中的设备树中发现 IMC 计数器信息。内核从设备树中解析 PMU 及其事件的信息，并在内核中注册 PMU 及其属性。

IMC 示例用法 ¶

# perf list
[...]
nest_mcs01/PM_MCS01_64B_RD_DISP_PORT01/            [Kernel PMU event]
nest_mcs01/PM_MCS01_64B_RD_DISP_PORT23/            [Kernel PMU event]
[...]
core_imc/CPM_0THRD_NON_IDLE_PCYC/                  [Kernel PMU event]
core_imc/CPM_1THRD_NON_IDLE_INST/                  [Kernel PMU event]
[...]
thread_imc/CPM_0THRD_NON_IDLE_PCYC/                [Kernel PMU event]
thread_imc/CPM_1THRD_NON_IDLE_INST/                [Kernel PMU event]

要查看每个芯片的 nest_mcs0/PM_MCS_DOWN_128B_DATA_XFER_MC0/ 数据

# ./perf stat -e "nest_mcs01/PM_MCS01_64B_WR_DISP_PORT01/" -a --per-socket

要查看核心 0 的非空闲指令

# ./perf stat -e "core_imc/CPM_NON_IDLE_INST/" -C 0 -I 1000

要查看“make”的非空闲指令

# ./perf stat -e "thread_imc/CPM_NON_IDLE_PCYC/" make

POWER9 支持 IMC 的两种模式，即累积模式和跟踪模式。在累积模式下，事件计数累积在系统内存中。然后，Hypervisor 定期读取或在请求时读取发布的计数。在 IMC 跟踪模式下，使用事件信息初始化 64 位跟踪 SCOM 值。跟踪 SCOM 中的 CPMCxSEL 和 CPMC_LOAD 指定要监视的事件和采样持续时间。在 CPMCxSEL 中的每次溢出时，硬件会快照程序计数器以及事件计数，并写入 LDBAR 指向的内存中。

LDBAR 是一个 64 位专用线程寄存器，它具有指示硬件是否配置为累积模式或跟踪模式的位。

LDBAR 寄存器布局 ¶

0

启用/禁用

1

0：累积模式

1：跟踪模式

2:3

保留

4-6

PB 范围

7

保留

8:50

计数器地址

51:63

保留

TRACE_IMC_SCOM 位表示 ¶

0:1

SAMPSEL

2:33

CPMC_LOAD

34:40

CPMC1SEL

41:47

CPMC2SEL

48:50

BUFFERSIZE

51:63

保留

CPMC_LOAD 包含采样持续时间。 SAMPSEL 和 CPMCxSEL 确定要计数的事件。 BUFFERSIZE 指示内存范围。每次溢出时，硬件会快照程序计数器以及事件计数，更新内存并重新加载 CMPC_LOAD 值以用于下一个采样持续时间。 IMC 硬件不支持异常，因此如果内存缓冲区到达末尾，它会静默环绕。

目前，跟踪模式监视的事件被固定为循环。

跟踪 IMC 示例用法 ¶

# perf list
[....]
trace_imc/trace_cycles/                            [Kernel PMU event]

要记录具有 trace-imc 事件的应用程序/进程

# perf record -e trace_imc/trace_cycles/ yes > /dev/null
[ perf record: Woken up 1 times to write data ]
[ perf record: Captured and wrote 0.012 MB perf.data (21 samples) ]

生成的 perf.data 可以使用 perf report 读取。

使用 IMC 跟踪模式的优势 ¶

避免了 PMI（性能监控中断）中断处理，因为 IMC 跟踪模式会快照程序计数器并更新到内存。这也为操作系统提供了一种实时进行指令采样的方式，而无需 PMI 处理开销。

使用 perf top 时，有无 trace-imc 事件的性能数据。

在没有 trace-imc 事件的情况下执行 perf top 命令时，PMI 中断计数。

# grep PMI /proc/interrupts
PMI:          0          0          0          0   Performance monitoring interrupts
# ./perf top
...
# grep PMI /proc/interrupts
PMI:      39735       8710      17338      17801   Performance monitoring interrupts
# ./perf top -e trace_imc/trace_cycles/
...
# grep PMI /proc/interrupts
PMI:      39735       8710      17338      17801   Performance monitoring interrupts

也就是说，使用 trace_imc 事件时，PMI 中断计数不会递增。

Linux内核

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