「Linux perf」コマンド徹底解説！オプション・出力結果の見方・実践的な使い方を総まとめ

最終更新日 2025年1月29日

Linux perf とは？

Linux perf (Performance Counters for Linux) は、Linuxカーネルが提供する強力なパフォーマンス計測ツールです。
CPUやメモリ、I/O、スケジューラなど、システム全体の動作を詳細に解析し、パフォーマンスの問題を特定するのに役立ちます。

perf は パフォーマンス解析 の幅広い用途に対応しており、以下のような場面で活用されます。

• アプリケーションの処理速度低下の原因を特定
• CPUやI/Oのボトルネックを調査
• システムのプロファイリング（特定の関数やスレッドのパフォーマンスを計測）
• カーネルレベルのパフォーマンス測定

例えば、システム全体の統計情報を素早く確認したい場合や、特定のプロセスがどの関数で時間を消費しているかを深掘りする際に有用です。

perf が必要な理由

システムのパフォーマンスが低下している場合、「何が問題なのか」を正確に特定するにはデータに基づいた分析が必要です。
perf を使えば、システムリソースの使用状況を詳細に記録し、最適化すべき箇所を明確にできます。

新人エンジニア

Linux の perf ってどんなツールですか？

先輩エンジニア

Linux のパフォーマンス解析ツールだよ。CPU、メモリ、I/O など、システム全体の動きを調査して、ボトルネックを特定するのに使います。

新人エンジニア

top や htop と何が違うんですか？

先輩エンジニア

top や htop はプロセスごとのリソース消費を表示するだけだけど、perf はどの関数やスレッドが問題なのかまで掘り下げられる。もっと詳細な分析ができるんだ。

新人エンジニア

具体的にはどんな問題を解決できますか？

先輩エンジニア

例えば、CPU使用率が高いプロセスがどこで時間を使っているか、I/O待ちで遅くなっている原因、特定の関数やシステムコールがボトルネックになっていないか、といった問題を調査できるよ。

perfコマンドの基本

ここでは perf コマンドのインストール方法、基本的な使い方、主要なサブコマンド について解説します。
perf は強力なツールですが、正しく使うためには基本的な知識が必要です。

perf コマンドのインストール方法

perf は多くの Linux ディストリビューションでパッケージとして提供されています。
以下のコマンドでインストールできます。

• Ubuntu / Debian 系
  sudo apt install linux-perf
• CentOS / RHEL 系
  sudo yum install perf
• Arch Linux
  sudo pacman -S perf

一部のディストリビューションでは linux-tools パッケージとして提供されている場合もあります。

新人エンジニア

perf コマンドが見つからないんですが？

先輩エンジニア

ディストリビューションによっては perf がデフォルトでインストールされていないから、which perf で確認して、なければパッケージマネージャーでインストールしてみて。

新人エンジニア

インストールしたのに command not found って出ます…

先輩エンジニア

カーネルバージョンと一致しないパッケージをインストールした可能性があるね。uname -r でカーネルバージョンを確認して、対応する linux-tools-$(uname -r) をインストールするといいよ。

perf の基本的な使い方

perf は以下の形式で実行します。

perf [サブコマンド] [オプション]

例えば、perf stat を使って特定のコマンドの CPU 使用率などを計測できます。

perf stat ls

実行すると、以下のような統計情報が表示されます。

Performance counter stats for 'ls':

        0.234567  task-clock                #  0.000 CPUs utilized
            1234  context-switches          #  0.000 M/sec
            5678  cpu-migrations            #  0.000 M/sec
          901234  page-faults               #  3.456 M/sec
  12345678901234  cycles                    #  123.456 GHz

このように、perf stat はコマンド実行時のシステムパフォーマンスデータを計測できます。

新人エンジニア

perf を実行したら ‘Permission denied’ になりました！

先輩エンジニア

perf は通常、root 権限が必要だから sudo perf stat ls みたいに sudo をつけて実行してみて。

新人エンジニア

sudo なしで使いたい場合はどうすればいいですか？

先輩エンジニア

root 以外でも実行できるようにするには sudo sysctl -w kernel.perf_event_paranoid=1 で設定変更できるよ。ただ、セキュリティリスクもあるから注意が必要だね。

よく使われる主要なサブコマンド一覧

perf にはさまざまなサブコマンドがありますが、代表的なものを紹介します。

➡ 詳細はこちらの記事でご覧ください：「Linux perf コマンドのオプション一覧と解説」※作成中

新人エンジニア

どのサブコマンドを使えばいいかわかりません…

先輩エンジニア

まずは perf stat で簡単な統計を取ってみて、それでも問題がわからなければ perf record で詳細なデータを取るのが基本かな。リアルタイムで監視したいなら perf top が便利。

新人エンジニア

記録したデータを解析するには？

先輩エンジニア

perf record でデータを取ったら、perf report で解析できるよ。どの関数や処理がボトルネックになっているのかが見えてくるよ。

perf の基本的な使い方を理解したところで、次は perf の出力結果の見方 について解説します。

perfコマンドの主なオプションとその解説

perf にはさまざまなサブコマンドが用意されており、用途に応じて使い分けることが重要です。
ここでは、代表的なサブコマンドの概要を紹介します。

perf stat（システム全体の統計情報を取得）

特定のコマンドやプロセスの実行時に、CPU使用率やキャッシュミスなどの統計データを収集する。

perf stat ls

実行結果

Performance counter stats for 'ls':

        0.234567  task-clock                #  0.000 CPUs utilized
            1234  context-switches          #  0.000 M/sec
            5678  cpu-migrations            #  0.000 M/sec
          901234  page-faults               #  3.456 M/sec
  12345678901234  cycles                    #  123.456 GHz

新人エンジニア

perf stat の出力結果、何を見ればいいかわかりません…

先輩エンジニア

CPU 使用時間 (task-clock) やコンテキストスイッチ (context-switches)、ページフォルト (page-faults) などが重要だよ。処理の負荷がどこにあるかを確認するのに役立つよ。

perf record（パフォーマンスデータの記録）

特定のコマンドを実行し、そのプロファイルデータを収集する。

perf record ls

このコマンドを実行すると、perf.data というバイナリファイルが生成される。
このデータを後で perf report で解析できる。

新人エンジニア

perf record を実行したら perf.data ってファイルができました。これってどう使うんですか？

先輩エンジニア

このデータを perf report で解析すると、どの関数がどれくらい時間を使ったのかが分かるよ。

perf report（記録したデータの分析）

perf record で収集したデータを解析し、どの関数やシンボルが多くのリソースを使用しているかを表示する。

perf report

実行すると、関数ごとの CPU 使用時間などが出力されます。

実際の出力結果

# Overhead  Command  Shared Object      Symbol
# ........  .......  .................  ........................
    30.12%  ls       libc.so.6          [.] __strcmp_avx2
    20.45%  ls       libc.so.6          [.] __memcmp_avx2_movbe
    15.23%  ls       ls                 [.] print_long_format
    10.11%  ls       libc.so.6          [.] opendir
     5.89%  ls       libc.so.6          [.] readdir</code>

新人エンジニア

perf report の出力がたくさんあって、どこを見ればいいのかわかりません…

先輩エンジニア

カラムの ‘Overhead’ が高い関数がパフォーマンスのボトルネックになっている可能性があるよ。まずはこの値が高い関数をチェックするといいよ。

perf top（リアルタイムでのパフォーマンス監視）

top コマンドのように、リアルタイムでパフォーマンスデータを表示します。

perf top

実行すると、現在動作しているプロセスやスレッドの CPU 使用状況がリアルタイムで更新されます。

perf top の出力結果

Samples: 2K of event 'cpu-clock', 1000 Hz, Event count (approx.): 2000000
Overhead  Shared Object              Symbol
  30.21%  libc.so.6                  [.] __memcmp_avx2_movbe
  18.45%  vmlinux                    [k] native_sched_clock
  12.32%  ls                         [.] print_long_format
   8.91%  libc.so.6                  [.] opendir
   7.55%  vmlinux                    [k] schedule
   6.12%  ls                         [.] main
   4.98%  libc.so.6                  [.] readdir
   3.29%  vmlinux                    [k] __x64_sys_futex

新人エンジニア

perf top って top コマンドと何が違うんですか？

先輩エンジニア

top はプロセスごとのCPU使用率を表示するだけだけど、perf top はどの関数が CPU を多く使っているのかまで表示できるんだ。

perf sched（スケジューラの動作解析）

スケジューラの動作を記録し、プロセスのスイッチングやスレッドの挙動を分析します。

perf sched record

記録後、以下のコマンドで解析できる。

perf sched latency

実際の出力結果

  Task            |   Runtime  |   Switches | Average delay | Maximum delay
------------------+-----------+------------+---------------+--------------
  bash           |  50.12 ms  |        12  |       4.18 ms |      12.45 ms
  sleep          |  10.00 ms  |         2  |       5.00 ms |      10.00 ms
  kworker/1:0    |  30.34 ms  |        25  |       1.21 ms |       6.78 ms

新人エンジニア

perf sched ってどんなときに使うんですか？

先輩エンジニア

スレッドのスケジューリング遅延や、CPU コア間の移動（migration）がパフォーマンスに影響を与えているかを調べるときに使うよ。

perf list（利用可能なイベントの一覧表示）

perf で取得可能なイベント（CPU の各種統計、キャッシュミス、メモリアクセスなど）の一覧を表示する。

perf list

実際の出力結果（一部抜粋）

List of pre-defined events (to be used in -e):
  
  branch-misses                 [Hardware event]
  cache-misses                  [Hardware event]
  cpu-cycles                    [Hardware event]
  instructions                  [Hardware event]
  page-faults                   [Software event]
  context-switches              [Software event]
  task-clock                    [Software event]
  sched:sched_switch            [Tracepoint event]
  syscalls:sys_enter_read        [Tracepoint event]
  syscalls:sys_enter_write       [Tracepoint event]

新人エンジニア

perf list って何に使うんですか？

先輩エンジニア

どんな種類のイベントが計測できるかを確認するのに使うよ。例えば perf stat -e cache-misses ls のように、特定のイベントを指定して計測できるよ。

➡ 詳細はこちらの記事でご覧ください：「Linux perf コマンドのオプション一覧と解説」※作成中

perf の主なオプションを理解したところで、次は perf の出力結果の見方 について解説します。

perfコマンドの出力結果の見方

perf コマンドを使用すると、システムのパフォーマンスに関する詳細なデータが取得できます。
しかし、出力される情報が多く、どの数値をどのように解釈すればよいのか戸惑うこともあるでしょう。

ここでは、代表的な perf の出力結果の見方 について解説します。

perf stat の出力結果の見方

perf stat は、特定のコマンドの実行中に取得したパフォーマンスカウンタの統計を表示します。

実行コマンド

perf stat ls

出力結果

Performance counter stats for 'ls':

        0.234567  task-clock                #  0.000 CPUs utilized
            1234  context-switches          #  0.000 M/sec
            5678  cpu-migrations            #  0.000 M/sec
          901234  page-faults               #  3.456 M/sec
  12345678901234  cycles                    #  123.456 GHz

新人エンジニア

perf stat の出力結果、どの値をチェックすればいいですか？

先輩エンジニア

基本的には task-clock（CPU 使用時間）、context-switches（コンテキストスイッチの回数）、page-faults（ページフォルトの発生数）、cycles（CPU サイクル数）あたりをチェックするといいよ。

新人エンジニア

context-switches が多いと何が問題なんですか？

先輩エンジニア

コンテキストスイッチが多すぎると、CPU のオーバーヘッドが増えて処理が遅くなる可能性がある。マルチスレッドのアプリケーションでは特に注意したい指標だね。

新人エンジニア

cycles は何を意味しているんですか？

先輩エンジニア

CPU のクロックサイクル数だよ。一般的には、サイクル数が多いほど CPU の負荷が高いことを意味する。ただし、プロセッサのアーキテクチャによっても異なるから、他の指標と合わせて分析するといい。

➡ 詳細はこちらの記事でご覧ください：「Linux perf stat の出力結果の読み方」※作成中

perf report の出力結果の見方

perf record で取得したデータを perf report で解析すると、どの関数が多くの CPU 時間を消費しているのかが分かります。

実行コマンド

perf record ls
perf report

出力結果（抜粋）

# Overhead  Command  Shared Object      Symbol
# ........  .......  ................  .......................
   35.67%   ls       libc.so.6         [.] readdir
   20.45%   ls       libc.so.6         [.] strcmp
   15.23%   ls       libc.so.6         [.] malloc

新人エンジニア

perf report の ‘Overhead’ って何ですか？

先輩エンジニア

‘Overhead’ は、その関数がどれくらいの CPU 時間を消費したかの割合を示している。数値が高いほど、その関数がボトルネックになっている可能性があるよ。

新人エンジニア

特定の関数だけを解析したい場合はどうすればいいですか？

先輩エンジニア

perf report に --symbol オプションをつけると、特定の関数だけを抽出できるよ。例えば perf report --symbol=readdir みたいに使うよ。

➡ 詳細はこちらの記事でご覧ください：「Linux perf report の出力結果の見方」※作成中

perf top の出力結果の見方

perf top は top コマンドのように、リアルタイムでパフォーマンスデータを表示します。
どの関数が CPU を多く使っているかをリアルタイムで確認できます。

実行コマンド

perf top

出力結果（抜粋）

Overhead  Shared Object      Symbol
   40.32%  libc.so.6         [.] readdir
   30.12%  myapp             [.] process_data
   10.45%  kernel            [.] schedule

新人エンジニア

perf top で ‘kernel’ の関数が上位に出てくるのは問題ですか？

先輩エンジニア

‘Overhead’ は、その関数がどれくらいの CPU 時間を消費したかの割合を示している。数値が高いほど、その関数がボトルネックになっている可能性があるよ。

新人エンジニア

アプリケーションの特定の関数だけを perf top で見たいです。

先輩エンジニア

perf top -p <PID> を使えば、特定のプロセスの情報だけを表示できるよ。

➡ 詳細はこちらの記事でご覧ください：「Linux perf top の結果の見方と活用方法」※作成中

どの指標を重視すべきか？

perf の出力には多くの情報がありますが、特に以下の指標が重要です。

新人エンジニア

結局、どの指標を優先的に見ればいいんでしょうか？

先輩エンジニア

まずは task-clock や Overhead を見て、CPU を多く消費しているプロセスや関数を特定するのが基本。その後、context-switches や page-faults も確認して、何が原因で処理が遅くなっているのかを分析するといいよ。

➡ 詳細はこちらの記事でご覧ください：「Linux perf の出力結果を正しく読む方法」※作成中

次は、実際の現場での活用事例 について解説します。

現場で使える「perf」コマンド活用事例

ここまでで perf コマンドの基本的な使い方や出力結果の見方を学びました。
しかし、実際の現場ではどのように perf を活用すればよいのでしょうか？

この章では、具体的なユースケースをもとに、perf を活用したパフォーマンス解析の方法 を解説します。

CPU 負荷が高いプロセスを特定する

問題
特定のプロセスが CPU を大量に消費しているが、どの関数がボトルネックになっているのかわからない。

手順

❶top コマンドで CPU 負荷の高いプロセスの PID を確認

top -o %CPU

❷perf top でリアルタイムの CPU 使用状況を分析

perf top

❸perf record で負荷の高いプロセスのプロファイリングを取得

perf record -p <PID

❹perf report で関数ごとの CPU 使用率を分析

perf report

新人エンジニア

サーバーの CPU 使用率が異常に高いんですが、何が原因かわかりません…

先輩エンジニア

まず top で CPU 負荷の高いプロセスを特定しよう。その後、perf top や perf record を使って、どの関数が CPU を多く消費しているのかを調べるといいよ。

新人エンジニア

perf top の結果を見ると libc.so.6 の malloc が多く出ています。これは問題ですか？

先輩エンジニア

malloc が多いということは、メモリ割り当てが頻繁に発生している可能性があるね。コードの中で不要なメモリ確保がないかチェックするといいよ。

➡ 詳細はこちらの記事でご覧ください：「Linux perf を使った CPU 負荷の高いプロセスの特定方法」※作成中

I/O がボトルネックになっているか調査する

問題
アプリケーションの動作が遅いが、CPU 使用率は低い。I/O の影響を調査したい。

手順

❶iostat でディスク I/O の状況を確認

iostat -x 1

❷perf record でシステム全体の I/O を監視

perf record -a -g -- sleep 5

❸report で I/O に関連するシステムコールを調査

perf report --sort=dso

新人エンジニア

アプリが遅いのに CPU 使用率は低いです。何を疑うべきでしょうか？

先輩エンジニア

CPU 負荷が低いのに遅い場合、I/O がボトルネックになっている可能性があるね。まず iostat でディスク I/O の状況を確認してみよう。

新人エンジニア

perf report を実行したら read() や write() が多く出てきました。これは何を意味しますか？

先輩エンジニア

これはプロセスが頻繁にファイルを読み書きしていることを示している。大量の小さな I/O 操作が発生していないか、バッファリングを適切に使っているかを確認するといいよ。

➡ 詳細はこちらの記事でご覧ください：「Linux perf を使った I/O ボトルネックの調査方法」

特定の関数やスレッドのパフォーマンスを解析する

問題
アプリケーションの処理が遅く、どの関数がボトルネックになっているのか調べたい。

手順

❶perf record でアプリケーションのプロファイリングを取得する

perf record -g -p <PID

❷perf report で関数ごとの CPU 使用率を確認する

perf report

❸perf annotate で詳細な命令レベルの分析を実施する

perf annotate

新人エンジニア

アプリケーションの特定の処理が遅いです。どの関数が原因か調べる方法はありますか？

先輩エンジニア

perf record でプロファイリングデータを取得して、perf report で関数ごとの CPU 使用率を見てみよう。もし命令単位で解析したいなら perf annotate も使えるよ。

新人エンジニア

perf report で std::vector<int>::push_back が高い割合を占めていました。これは改善できますか？

先輩エンジニア

std::vector の動的メモリ確保が原因で遅くなっているかもね。reserve() を使って事前に容量を確保すれば改善するかもしれないね。

➡ 詳細はこちらの記事でご覧ください：「Linux perf を使った関数・スレッドのパフォーマンス解析」※作成中

実際のトラブルシューティング事例と対応方法

実際の開発・運用環境で perf を活用した事例をいくつか紹介します。

ケース 1 ある Web サーバーで CPU 使用率が異常に高い

• 調査手順 perf top → perf record → perf report
• 原因 特定のリクエスト処理で regex_match() の CPU 使用率が 50% を超えていた
• 対応 正規表現の処理を簡略化することで CPU 負荷を削減

ケース 2 バッチ処理の実行時間が異常に長い

• 調査手順 perf record -g → perf report → perf annotate
• 原因 ループ内で大量のメモリ確保 (malloc/free) が発生していた
• 対応 メモリ確保の回数を減らし、std::vector::reserve() を適用

新人エンジニア

実際に perf を使って問題を解決した例を知りたいです。

先輩エンジニア

例えば、Web サーバーのレスポンスが遅いときに perf でボトルネックを特定し、処理を最適化して高速化できたことがあるよ。

➡ 詳細はこちらの記事でご覧ください：「Linux perf を使ったトラブルシューティング事例集」※作成中

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この記事を書いた人！

ゴリタン

インフラエンジニアとして、ネットワークとサーバーの運用・保守・構築・設計に幅広く携わり、
現在は大規模政府公共データの移行プロジェクトを担当。

CCNPやLPICレベル3、AWSセキュリティスペシャリストなどの資格を保有しています。