Windows系统中获取CPU事件计数器的替代方法：ETW的使用详解

Windows系统中获取CPU事件计数器的替代方案

前言

性能监控对于任何系统优化或故障排除工作都是至关重要的。在Linux系统中，perf_event_open系统调用为获取CPU事件计数器提供了强大的方法。但在Windows系统中，情况却有所不同，我们无法直接使用perf_event_open。本文将探索在Windows系统中获取CPU事件计数器的替代方案，即Event Tracing for Windows (ETW)。

ETW：Windows中的事件跟踪

ETW是一种事件跟踪技术，允许应用程序记录系统中发生的事件。它提供了一个灵活且可扩展的框架，使我们能够捕获各种事件，包括CPU事件。

步骤1：启用ETW事件

要开始使用ETW，第一步是启用所需的事件。对于L2缓存未命中和分支未命中，我们可以使用以下事件：

• L2缓存未命中：System/Kernel-Context/CacheMisses/L2 Cache Misses
• 分支未命中：System/Kernel-Context/Branch Misses/Branch Misprediction

可以使用EnableTrace函数来启用这些事件。

步骤2：查询事件计数器

一旦启用了事件，我们就可以使用QueryTrace函数查询事件计数器。此函数将返回指定事件的当前计数。

示例代码

以下C++示例代码演示了如何在Windows系统中使用ETW获取CPU事件计数器：

#include <windows.h>
#include <evntrace.h>

int main() {
  // 获取ETW句柄
  HANDLE hTrace = CreateTrace(NULL, NULL, 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL);
  if (hTrace == INVALID_HANDLE_VALUE) {
    printf("CreateTrace failed: %d\n", GetLastError());
    return 1;
  }

  // 启用事件
  TRACE_EVENT_INFO eventInfo;
  eventInfo.EventGuid = SystemTraceControlGuid;
  eventInfo.Enable = TRUE;
  eventInfo.LogFileName = NULL;
  eventInfo.LogFileMode = EVENT_TRACE_REAL_TIME_MODE;
  eventInfo.ProcessID = GetCurrentProcessId();
  eventInfo.ThreadID = GetCurrentThreadId();
  BOOL success = EnableTrace(hTrace, &eventInfo, GetCurrentProcessId(), GetCurrentThreadId());
  if (!success) {
    printf("EnableTrace failed: %d\n", GetLastError());
    CloseHandle(hTrace);
    return 1;
  }

  // 查询事件计数器
  TRACE_QUERY_INFO queryInfo;
  queryInfo.EventTraceHandle = hTrace;
  queryInfo.ProcessId = GetCurrentProcessId();
  queryInfo.ThreadId = GetCurrentThreadId();
  queryInfo.Flags = TRACE_QUERY_INFO_FLAG_EVENT_COUNTERS_ONLY;
  ULONG eventInfoSize = sizeof(TRACE_EVENT_INFO);
  TRACE_EVENT_INFO* pEventInfo = (TRACE_EVENT_INFO*)malloc(eventInfoSize);
  ULONG eventRecordsInfoCount = 0;
  EVENT_RECORD_INFO* pEventRecordsInfo = NULL;
  success = QueryTrace(hTrace, &queryInfo, GetCurrentProcessId(), GetCurrentThreadId(), TRACE_QUERY_INFO_FLAG_EVENT_COUNTERS_ONLY, pEventInfo, eventInfoSize, &pEventRecordsInfo, &eventRecordsInfoCount);
  if (!success) {
    printf("QueryTrace failed: %d\n", GetLastError());
    CloseHandle(hTrace);
    free(pEventInfo);
    return 1;
  }

  // 输出事件计数器
  for (ULONG i = 0; i < eventRecordsInfoCount; i++) {
    printf("%s: %d\n", pEventInfo[i].EventName, pEventRecordsInfo[i].EventCount);
  }

  // 释放资源
  free(pEventInfo);
  free(pEventRecordsInfo);
  CloseHandle(hTrace);

  return 0;
}

总结

虽然Windows系统中没有直接的perf_event_open系统调用，但ETW提供了获取CPU事件计数器的替代方法。通过启用ETW事件并查询计数器，我们可以监控系统性能，优化代码和解决问题。

常见问题解答

• 为什么不能直接使用perf_event_open？
  • perf_event_open是Linux系统特有的，在Windows系统中不可用。
• 除了ETW，还有其他获取CPU事件计数器的选择吗？
  • 是的，还有一些第三方库和工具，如Intel VTune Amplifier和AMD CodeXL，可以用来收集CPU事件计数器。
• 如何分析ETW数据？
  • 可以使用PerfView或Windows Performance Analyzer (WPA)等工具来分析ETW数据。
• 如何优化ETW性能？
  • 确保仅启用所需的事件，并使用TRACE_QUERY_INFO_FLAG_EVENT_COUNTERS_ONLY标志进行查询，以仅获取计数器。
• ETW与XPERF有什么关系？
  • XPERF是一个基于ETW的工具，用于捕获和分析性能数据。