tools/perf/Documentation/perf.data-file-format.txt

   1 perf.data format
   2
   3 Uptodate as of v4.7
   4
   5 This document describes the on-disk perf.data format, generated by perf record
   6 or perf inject and consumed by the other perf tools.
   7
   8 On a high level perf.data contains the events generated by the PMUs, plus metadata.
   9
  10 All fields are in native-endian of the machine that generated the perf.data.
  11
  12 When perf is writing to a pipe it uses a special version of the file
  13 format that does not rely on seeking to adjust data offsets.  This
  14 format is described in "Pipe-mode data" section. The pipe data version can be
  15 augmented with additional events using perf inject.
  16
  17 The file starts with a perf_header:
  18
  19 struct perf_header {
  20         char magic[8];          /* PERFILE2 */
  21         uint64_t size;          /* size of the header */
  22         uint64_t attr_size;     /* size of an attribute in attrs */
  23         struct perf_file_section attrs;
  24         struct perf_file_section data;
  25         struct perf_file_section event_types;
  26         uint64_t flags;
  27         uint64_t flags1[3];
  28 };
  29
  30 The magic number identifies the perf file and the version. Current perf versions
  31 use PERFILE2. Old perf versions generated a version 1 format (PERFFILE). Version 1
  32 is not described here. The magic number also identifies the endian. When the
  33 magic value is 64bit byte swapped compared the file is in non-native
  34 endian.
  35
  36 A perf_file_section contains a pointer to another section of the perf file.
  37 The header contains three such pointers: for attributes, data and event types.
  38
  39 struct perf_file_section {
  40         uint64_t offset;        /* offset from start of file */
  41         uint64_t size;          /* size of the section */
  42 };
  43
  44 Flags section:
  45
  46 The header is followed by different optional headers, described by the bits set
  47 in flags. Only headers for which the bit is set are included. Each header
  48 consists of a perf_file_section located after the initial header.
  49 The respective perf_file_section points to the data of the additional
  50 header and defines its size.
  51
  52 Some headers consist of strings, which are defined like this:
  53
  54 struct perf_header_string {
  55        uint32_t len;
  56        char string[len]; /* zero terminated */
  57 };
  58
  59 Some headers consist of a sequence of strings, which start with a
  60
  61 struct perf_header_string_list {
  62      uint32_t nr;
  63      struct perf_header_string strings[nr]; /* variable length records */
  64 };
  65
  66 The bits are the flags bits in a 256 bit bitmap starting with
  67 flags. These define the valid bits:
  68
  69         HEADER_RESERVED         = 0,    /* always cleared */
  70         HEADER_FIRST_FEATURE    = 1,
  71         HEADER_TRACING_DATA     = 1,
  72
  73 Describe me.
  74
  75         HEADER_BUILD_ID = 2,
  76
  77 The header consists of an sequence of build_id_event. The size of each record
  78 is defined by header.size (see perf_event.h). Each event defines a ELF build id
  79 for a executable file name for a pid. An ELF build id is a unique identifier
  80 assigned by the linker to an executable.
  81
  82 struct build_id_event {
  83         struct perf_event_header header;
  84         pid_t                    pid;
  85         uint8_t                  build_id[24];
  86         char                     filename[header.size - offsetof(struct build_id_event, filename)];
  87 };
  88
  89         HEADER_HOSTNAME = 3,
  90
  91 A perf_header_string with the hostname where the data was collected
  92 (uname -n)
  93
  94         HEADER_OSRELEASE = 4,
  95
  96 A perf_header_string with the os release where the data was collected
  97 (uname -r)
  98
  99         HEADER_VERSION = 5,
 100
 101 A perf_header_string with the perf user tool version where the
 102 data was collected. This is the same as the version of the source tree
 103 the perf tool was built from.
 104
 105         HEADER_ARCH = 6,
 106
 107 A perf_header_string with the CPU architecture (uname -m)
 108
 109         HEADER_NRCPUS = 7,
 110
 111 A structure defining the number of CPUs.
 112
 113 struct nr_cpus {
 114        uint32_t nr_cpus_online;
 115        uint32_t nr_cpus_available; /* CPUs not yet onlined */
 116 };
 117
 118         HEADER_CPUDESC = 8,
 119
 120 A perf_header_string with description of the CPU. On x86 this is the model name
 121 in /proc/cpuinfo
 122
 123         HEADER_CPUID = 9,
 124
 125 A perf_header_string with the exact CPU type. On x86 this is
 126 vendor,family,model,stepping. For example: GenuineIntel,6,69,1
 127
 128         HEADER_TOTAL_MEM = 10,
 129
 130 An uint64_t with the total memory in bytes.
 131
 132         HEADER_CMDLINE = 11,
 133
 134 A perf_header_string with the perf command line used to collect the data.
 135
 136         HEADER_EVENT_DESC = 12,
 137
 138 Another description of the perf_event_attrs, more detailed than header.attrs
 139 including IDs and names. See perf_event.h or the man page for a description
 140 of a struct perf_event_attr.
 141
 142 struct {
 143        uint32_t nr; /* number of events */
 144        uint32_t attr_size; /* size of each perf_event_attr */
 145        struct {
 146               struct perf_event_attr attr;  /* size of attr_size */
 147               uint32_t nr_ids;
 148               struct perf_header_string event_string;
 149               uint64_t ids[nr_ids];
 150        } events[nr]; /* Variable length records */
 151 };
 152
 153         HEADER_CPU_TOPOLOGY = 13,
 154
 155 String lists defining the core and CPU threads topology.
 156
 157 struct {
 158        struct perf_header_string_list cores; /* Variable length */
 159        struct perf_header_string_list threads; /* Variable length */
 160 };
 161
 162 Example:
 163         sibling cores   : 0-3
 164         sibling threads : 0-1
 165         sibling threads : 2-3
 166
 167         HEADER_NUMA_TOPOLOGY = 14,
 168
 169         A list of NUMA node descriptions
 170
 171 struct {
 172        uint32_t nr;
 173        struct {
 174               uint32_t nodenr;
 175               uint64_t mem_total;
 176               uint64_t mem_free;
 177               struct perf_header_string cpus;
 178        } nodes[nr]; /* Variable length records */
 179 };
 180
 181         HEADER_BRANCH_STACK = 15,
 182
 183 Not implemented in perf.
 184
 185         HEADER_PMU_MAPPINGS = 16,
 186
 187         A list of PMU structures, defining the different PMUs supported by perf.
 188
 189 struct {
 190        uint32_t nr;
 191        struct pmu {
 192               uint32_t pmu_type;
 193               struct perf_header_string pmu_name;
 194        } [nr]; /* Variable length records */
 195 };
 196
 197         HEADER_GROUP_DESC = 17,
 198
 199         Description of counter groups ({...} in perf syntax)
 200
 201 struct {
 202          uint32_t nr;
 203          struct {
 204                 struct perf_header_string string;
 205                 uint32_t leader_idx;
 206                 uint32_t nr_members;
 207          } [nr]; /* Variable length records */
 208 };
 209
 210         HEADER_AUXTRACE = 18,
 211
 212 Define additional auxtrace areas in the perf.data. auxtrace is used to store
 213 undecoded hardware tracing information, such as Intel Processor Trace data.
 214
 215 /**
 216  * struct auxtrace_index_entry - indexes a AUX area tracing event within a
 217  *                               perf.data file.
 218  * @file_offset: offset within the perf.data file
 219  * @sz: size of the event
 220  */
 221 struct auxtrace_index_entry {
 222         u64                     file_offset;
 223         u64                     sz;
 224 };
 225
 226 #define PERF_AUXTRACE_INDEX_ENTRY_COUNT 256
 227
 228 /**
 229  * struct auxtrace_index - index of AUX area tracing events within a perf.data
 230  *                         file.
 231  * @list: linking a number of arrays of entries
 232  * @nr: number of entries
 233  * @entries: array of entries
 234  */
 235 struct auxtrace_index {
 236         struct list_head        list;
 237         size_t                  nr;
 238         struct auxtrace_index_entry entries[PERF_AUXTRACE_INDEX_ENTRY_COUNT];
 239 };
 240
 241         HEADER_STAT = 19,
 242
 243 This is merely a flag signifying that the data section contains data
 244 recorded from perf stat record.
 245
 246         HEADER_CACHE = 20,
 247
 248 Description of the cache hierarchy. Based on the Linux sysfs format
 249 in /sys/devices/system/cpu/cpu*/cache/
 250
 251         u32 version     Currently always 1
 252         u32 number_of_cache_levels
 253
 254 struct {
 255         u32     level;
 256         u32     line_size;
 257         u32     sets;
 258         u32     ways;
 259         struct perf_header_string type;
 260         struct perf_header_string size;
 261         struct perf_header_string map;
 262 }[number_of_cache_levels];
 263
 264         HEADER_SAMPLE_TIME = 21,
 265
 266 Two uint64_t for the time of first sample and the time of last sample.
 267
 268         other bits are reserved and should ignored for now
 269         HEADER_FEAT_BITS        = 256,
 270
 271 Attributes
 272
 273 This is an array of perf_event_attrs, each attr_size bytes long, which defines
 274 each event collected. See perf_event.h or the man page for a detailed
 275 description.
 276
 277 Data
 278
 279 This section is the bulk of the file. It consist of a stream of perf_events
 280 describing events. This matches the format generated by the kernel.
 281 See perf_event.h or the manpage for a detailed description.
 282
 283 Some notes on parsing:
 284
 285 Ordering
 286
 287 The events are not necessarily in time stamp order, as they can be
 288 collected in parallel on different CPUs. If the events should be
 289 processed in time order they need to be sorted first. It is possible
 290 to only do a partial sort using the FINISHED_ROUND event header (see
 291 below). perf record guarantees that there is no reordering over a
 292 FINISHED_ROUND.
 293
 294 ID vs IDENTIFIER
 295
 296 When the event stream contains multiple events each event is identified
 297 by an ID. This can be either through the PERF_SAMPLE_ID or the
 298 PERF_SAMPLE_IDENTIFIER header. The PERF_SAMPLE_IDENTIFIER header is
 299 at a fixed offset from the event header, which allows reliable
 300 parsing of the header. Relying on ID may be ambiguous.
 301 IDENTIFIER is only supported by newer Linux kernels.
 302
 303 Perf record specific events:
 304
 305 In addition to the kernel generated event types perf record adds its
 306 own event types (in addition it also synthesizes some kernel events,
 307 for example MMAP events)
 308
 309         PERF_RECORD_USER_TYPE_START             = 64,
 310         PERF_RECORD_HEADER_ATTR                 = 64,
 311
 312 struct attr_event {
 313         struct perf_event_header header;
 314         struct perf_event_attr attr;
 315         uint64_t id[];
 316 };
 317
 318         PERF_RECORD_HEADER_EVENT_TYPE           = 65, /* deprecated */
 319
 320 #define MAX_EVENT_NAME 64
 321
 322 struct perf_trace_event_type {
 323         uint64_t        event_id;
 324         char    name[MAX_EVENT_NAME];
 325 };
 326
 327 struct event_type_event {
 328         struct perf_event_header header;
 329         struct perf_trace_event_type event_type;
 330 };
 331
 332
 333         PERF_RECORD_HEADER_TRACING_DATA         = 66,
 334
 335 Describe me
 336
 337 struct tracing_data_event {
 338         struct perf_event_header header;
 339         uint32_t size;
 340 };
 341
 342         PERF_RECORD_HEADER_BUILD_ID             = 67,
 343
 344 Define a ELF build ID for a referenced executable.
 345
 346        struct build_id_event;   /* See above */
 347
 348         PERF_RECORD_FINISHED_ROUND              = 68,
 349
 350 No event reordering over this header. No payload.
 351
 352         PERF_RECORD_ID_INDEX                    = 69,
 353
 354 Map event ids to CPUs and TIDs.
 355
 356 struct id_index_entry {
 357         uint64_t id;
 358         uint64_t idx;
 359         uint64_t cpu;
 360         uint64_t tid;
 361 };
 362
 363 struct id_index_event {
 364         struct perf_event_header header;
 365         uint64_t nr;
 366         struct id_index_entry entries[nr];
 367 };
 368
 369         PERF_RECORD_AUXTRACE_INFO               = 70,
 370
 371 Auxtrace type specific information. Describe me
 372
 373 struct auxtrace_info_event {
 374         struct perf_event_header header;
 375         uint32_t type;
 376         uint32_t reserved__; /* For alignment */
 377         uint64_t priv[];
 378 };
 379
 380         PERF_RECORD_AUXTRACE                    = 71,
 381
 382 Defines auxtrace data. Followed by the actual data. The contents of
 383 the auxtrace data is dependent on the event and the CPU. For example
 384 for Intel Processor Trace it contains Processor Trace data generated
 385 by the CPU.
 386
 387 struct auxtrace_event {
 388         struct perf_event_header header;
 389         uint64_t size;
 390         uint64_t offset;
 391         uint64_t reference;
 392         uint32_t idx;
 393         uint32_t tid;
 394         uint32_t cpu;
 395         uint32_t reserved__; /* For alignment */
 396 };
 397
 398 struct aux_event {
 399         struct perf_event_header header;
 400         uint64_t        aux_offset;
 401         uint64_t        aux_size;
 402         uint64_t        flags;
 403 };
 404
 405         PERF_RECORD_AUXTRACE_ERROR              = 72,
 406
 407 Describes an error in hardware tracing
 408
 409 enum auxtrace_error_type {
 410         PERF_AUXTRACE_ERROR_ITRACE  = 1,
 411         PERF_AUXTRACE_ERROR_MAX
 412 };
 413
 414 #define MAX_AUXTRACE_ERROR_MSG 64
 415
 416 struct auxtrace_error_event {
 417         struct perf_event_header header;
 418         uint32_t type;
 419         uint32_t code;
 420         uint32_t cpu;
 421         uint32_t pid;
 422         uint32_t tid;
 423         uint32_t reserved__; /* For alignment */
 424         uint64_t ip;
 425         char msg[MAX_AUXTRACE_ERROR_MSG];
 426 };
 427
 428         PERF_RECORD_HEADER_FEATURE              = 80,
 429
 430 Describes a header feature. These are records used in pipe-mode that
 431 contain information that otherwise would be in perf.data file's header.
 432
 433 Event types
 434
 435 Define the event attributes with their IDs.
 436
 437 An array bound by the perf_file_section size.
 438
 439         struct {
 440                 struct perf_event_attr attr;   /* Size defined by header.attr_size */
 441                 struct perf_file_section ids;
 442         }
 443
 444 ids points to a array of uint64_t defining the ids for event attr attr.
 445
 446 Pipe-mode data
 447
 448 Pipe-mode avoid seeks in the file by removing the perf_file_section and flags
 449 from the struct perf_header. The trimmed header is:
 450
 451 struct perf_pipe_file_header {
 452         u64                             magic;
 453         u64                             size;
 454 };
 455
 456 The information about attrs, data, and event_types is instead in the
 457 synthesized events PERF_RECORD_ATTR, PERF_RECORD_HEADER_TRACING_DATA,
 458 PERF_RECORD_HEADER_EVENT_TYPE, and PERF_RECORD_HEADER_FEATURE
 459 that are generated by perf record in pipe-mode.
 460
 461
 462 References:
 463
 464 include/uapi/linux/perf_event.h
 465
 466 This is the canonical description of the kernel generated perf_events
 467 and the perf_event_attrs.
 468
 469 perf_events manpage
 470
 471 A manpage describing perf_event and perf_event_attr is here:
 472 http://web.eece.maine.edu/~vweaver/projects/perf_events/programming.html
 473 This tends to be slightly behind the kernel include, but has better
 474 descriptions.  An (typically older) version of the man page may be
 475 included with the standard Linux man pages, available with "man
 476 perf_events"
 477
 478 pmu-tools
 479
 480 https://github.com/andikleen/pmu-tools/tree/master/parser
 481
 482 A definition of the perf.data format in python "construct" format is available
 483 in pmu-tools parser. This allows to read perf.data from python and dump it.
 484
 485 quipper
 486
 487 The quipper C++ parser is available at
 488 https://chromium.googlesource.com/chromiumos/platform2
 489
 490 It is under the chromiumos-wide-profiling/ subdirectory. This library can
 491 convert a perf data file to a protobuf and vice versa.
 492
 493 Unfortunately this parser tends to be many versions behind and may not be able
 494 to parse data files generated by recent perf.