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Linux下性能監測工具----gprof和oprofile

日期:2017/2/28 16:10:24   编辑:Linux教程
有些時候,我們特別關注程序的性能,特別是底層軟件,比如驅動程序,OS等。為了更好的優化程序性能,我們必須找到性能瓶頸點,“好鋼用在刀刃上”才能取得好的效果,否則可能白做工作。為了找到關鍵路徑,我們可以使用profilng技術,在linux平台上,我們可以使用gprof和oprofile 工具。

  • gprof是GNU工具之一,它在編譯的時候在每個函數的出入口加入了profiling的代碼,運行時統計程序在用戶態的執行信息,可以得到每個函數的調用次數,執行時間,調用關系等信息,簡單易懂。適合於查找用戶級程序的性能瓶頸,對於很多時間都在內核態執行的程序,gprof不適合。
  • oprofile也是一個開源的profiling工具,它使用硬件調試寄存器來統計信息,進行profiling的開銷比較小,而且可以對內核進行profiling。它統計的信息非常的多,可以得到cache的缺失率,memory的訪存信息,分支預測錯誤率等等,這些信息 gprof是得不到的,但是對於函數調用次數,它是不能夠得到的。。
簡單來說,gprof簡單,適合於查找用戶級程序的瓶頸,而oprofile稍顯復雜,但是得到的信息更多,更適合調試系統軟件。
我們以編譯運行hello.c為例,來說明如何使用這兩個工具,這裡不解釋具體結果的含義,要想詳細了解每個結果代表什麼意思,可以看一下參考資料中官方站點上的doc信息,裡面會給你詳盡的解釋。
gprof Quick Start
gprof是gnu binutils工具之一,默認情況下linux系統當中都帶有這個工具。
  1. 使用 -pg 選項來編譯hello.c,如果要得到帶注釋的源碼清單,則需要增加 -g 選項。運行: gcc -pg -g -o hello hello.c
  2. 運行應用程序: ./hello 會在當前目錄下產生gmon.out文件
  3. 使用gprof來分析gmon.out文件,需要把它和產生它的應用程序關聯起來:
    • gprof hello gmon.out -p 得到每個函數占用的執行時間
    • gprof hello gmon.out -q 得到call graph,包含了每個函數的調用關系,調用次數,執行時間等信息。
    • gprof hello gmon.out -A 得到一個帶注釋的“源代碼清單”,它會注釋源碼,指出每個函數的執行次數。這需要在編譯的時候增加 -g選項。
oprofile Quick Start
oprofile是sourceforge上面的一個開源項目,在2.6內核上帶有這個工具,好像只有smp系統才有。比較老的系統,需要自己安裝,重新編譯內核。
oprofile是一套工具,分別完成不同的事情。
op_help: 列出所有支持的事件。
opcontrol:設置需要收集的事件。
opreport: 對結果進行統計輸出。
opannaotate:產生帶注釋的源/匯編文件,源語言級的注釋需要編譯源文件時的支持。
opstack: 產生調用圖profile,但要求x86/2.6的平台,並且linux2.6安裝了call-graph patch
opgprof: 產生如gprof相似的結果。
oparchive: 將所有的原始數據文件收集打包,可以到另一台機器上進行分析。
op_import: 將采樣的數據庫文件從另一種abi轉化成本地格式。

運行oprofile需要root權限,因為它要加載profile模塊,啟動oprofiled後台程序等。所以在運行之前,就需要切換到root。

  1. opcontrol --init 加載模塊,mout /dev/oprofile 創建必需的文件和目錄
  2. opcontrol --no-vmlinux 或者 opcontrol --vmlinux=/boot/vmlinux-`uname -r` 決定是否對kernel進行profilingopcontrol --reset 清楚當前會話中的數據 opcontrol --start 開始profiling ./hello 運行應用程序,oprofile會對它進行profiling opcontrol --dump 把收集到的數據寫入文件 opcontrol --stop 停止profiling
  3. opcotrol -h 關閉守護進程oprofiled
  4. opcontrol --shutdown 停止oprofiled
  5. opcontrol --deinit 卸載模塊
常用的是3→7這幾個過程,得到性能數據之後,可以使用opreport, opstack, opgprof, opannotate幾個工具進行分析,我常用的是opreport, opannotate進行分析。
  1. opreport使用 http://oprofile.sourceforge.net/doc/opreport.html
  2. opannotate使用 http://oprofile.sourceforge.net/doc/opannotate.html
  3. opgprof使用 http://oprofile.sourceforge.net/doc/opgprof.html
最常用的是opreport,這個可以給出image和symbols的信息,比如我想得到每個函數的執行時間占用比例等信息,用來發現系統性能瓶頸。opannotate可以對源碼進行注釋,指出哪個地方占用時間比較多。常用命令如下:
  • opreport -l /bin/bash --exclude-depand --threshold 1 , 用來發現系統瓶頸。
  • opannotate --source --output-dir=annotated /usr/local/oprofile-pp/bin/oprofiled
  • opannotate --source --base-dirs=/tmp/build/libfoo/ --search-dirs=/home/user/libfoo/ --output-dir=annotated/ /lib/libfoo.so
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