从源码构建 Jetson-Perf：一步步指南

在 NVIDIA Jetson 平台上进行性能分析时，perf 工具是不可或缺的利器。然而，由于硬件架构和内核版本的特殊性，直接使用预编译版本可能无法完全满足需求。本文将从源码开始，详细介绍如何在 Jetson Orin 和 X86 平台上构建 perf 工具，并解决编译过程中可能遇到的常见问题。

---

一、准备工作：源码下载

Jetson Orin 平台

1. 下载 L4T 驱动包
   访问 NVIDIA 开发者下载中心，搜索 Jetson Linux Driver Package (L4T)，选择与设备匹配的版本（如 R35.x 系列）。
   [注：需根据 Jetson 型号选择对应的版本，参考下图中的版本号。]
   
2. 获取 BSP 源码
   下载完成后，找到 public_sources.tbz2 文件，这是构建内核和工具链所需的基础源码包。
   

Orin Drive 平台

1. 查看当前系统的核版本

   uname -r

2. 下载内核源码
   访问 Linux 内核镜像站，根据当前系统内核版本下载对应的源码包。
   例如：若内核版本为 5.15.116-rt-tegra，则下载 linux-5.15.116.tar.gz。

X86 平台

1. 查看当前系统的核版本

   uname -r

2. 下载内核源码
   访问 Linux 内核镜像站，根据当前系统内核版本下载对应的源码包。
   例如：若内核版本为 5.10.0，则下载 linux-5.10.tar.gz。

二、源码编译步骤

编译环境准备

sudo apt install make gcc flex bison pkg-config -y

Jetson Orin 编译流程

tar -xjvf public_sources.tbz2 && \
cd Linux_for_Tegra/source/public && \

tar -xjvf kernel_src.tbz2 && \
cd kernel/kernel-5.10/tools/perf && \

make -j$(nproc) && \
sudo make install && \

./perf --version

Orin Drive 编译流程

tar zxvf linux-5.15.116.tar.gz && \
cd linux-5.15.116/tools/perf && \

make -j$(nproc) && \
sudo make install && \

./perf --version

X86 平台编译流程

1. 安装依赖项
   X86 平台需安装以下开发库：

   sudo apt-get install build-essential flex bison python3 python3-dev \
     libelf-dev libnewt-dev libdw-dev libaudit-dev libiberty-dev \
     libunwind-dev libcap-dev libzstd-dev libnuma-dev libssl-dev \
     binutils-dev gcc-multilib liblzma-dev

2. 编译 perf

   tar zxvf linux-5.10.tar.gz && \
   cd linux-5.10/tools/perf && \
   
   make -j$(nproc) && \
   sudo make install && \
   
   ./perf --version

三、开启内核调试支持

默认情况下，Linux 内核会限制 perf 的权限。通过以下命令解除限制：

sudo sysctl kernel.perf_event_paranoid=-1

将此设置永久生效，可将其写入 /etc/sysctl.conf。

四、通过 perf 生成火焰图：直观分析性能瓶颈

火焰图（Flame Graph）是性能分析的利器，它能以可视化方式展示程序的函数调用栈和资源占用情况。结合 perf 工具，我们可以快速生成火焰图，精准定位性能瓶颈。以下是详细操作步骤：

1. 安装火焰图生成工具

首先需要克隆 Brendan Gregg 的 FlameGraph 工具库：

git clone https://github.com/brendangregg/FlameGraph.git
cd FlameGraph

将此工具的路径加入环境变量，或直接通过绝对路径调用脚本（如 ./FlameGraph/stackcollapse-perf.pl）。

2. 使用 perf 采集性能数据

运行目标程序，并通过 perf record 记录性能事件（如 CPU 周期、缓存失效等）：

# 监控 CPU 使用情况（默认）
sudo perf record -F 99 -a -g -- sleep 60
# 或监控特定进程
sudo perf record -F 99 -p <PID> -g -- sleep 30
# 或监控具体程序
sudo perf record -F 99 -g ./<MY_PROGRAM>

• 参数说明：
  • -F 99：采样频率为 99 Hz（避免与某些内核频率冲突）。
  • -a：监控所有 CPU。
  • -g：记录调用栈（生成火焰图必需）。
  • -- sleep 60：持续采样 60 秒。

3. 生成火焰图

采集完成后，按以下步骤处理数据：

# 生成 perf.data 的解析文本
sudo perf script > out.perf

# 折叠调用栈（关键步骤）
./FlameGraph/stackcollapse-perf.pl out.perf > out.folded

# 生成 SVG 格式火焰图
./FlameGraph/flamegraph.pl out.folded > flamegraph.svg

4. 查看与分析火焰图

用浏览器打开 flamegraph.svg，可以看到类似下图的交互式可视化结果：

火焰图解读技巧：

• 横向宽度：表示函数或代码路径的资源（如 CPU 时间）占用比例。
• 纵向层级：表示函数调用栈的深度，顶层是正在执行的函数，下层是调用者。
• 点击缩放：支持点击任意区块展开查看细节。
• 高亮搜索：按 Ctrl + F 搜索关键函数名。

五、常见问题解决（FAQ）

Q1：编译时提示某些 Feature 未启用

问题现象
编译过程中出现 WARNING: ... missing xxx,某些功能将被禁用。

解决方法

1. 查看具体错误日志：

   cat ../build/feature/test-libunwind.make.output

   

2. 根据缺失的依赖安装对应开发库。
   安装elf即可sudo apt install -y libelf-dev，其余Feature开启方法同理

   sudo apt install -y libelf-dev
   sudo apt install libunwind-dev
   sudo apt install -y libdw1
   sudo apt install -y elfutils
   sudo apt install -y libdw-dev
   sudo apt install -y binutils-dev

Q2：运行 perf 时权限不足

若未设置 kernel.perf_event_paranoid，需通过 sudo 运行 perf，或按第三步永久解除限制。

六、总结

通过从源码构建 perf 工具，可以确保其与当前内核版本的完全兼容性，并启用所有高级功能。如果在编译中遇到问题，请优先检查依赖项和错误日志，大多数问题均可通过安装缺失的库解决。

---

效果验证
成功编译后，运行 perf list 可查看支持的性能监控事件。尝试使用 perf stat 或 perf record 分析程序性能。