• lab010-slides.pdf

• Profiler și tehnici de profiling
• Unelte de profiling
• Utilizare perf
• Unelte de debugging

Un profiler este un utilitar de analiză a performanței care ajută programatorul să determine punctele critice – bottleneck – ale unui program. Acest lucru se realizează prin investigarea comportamentului programului, evaluarea consumului de memorie și relația dintre modulele acestuia.

Suportul pentru profilere este disponibil la nivel de:

• bibliotecă C (GNU libc), prin informații legate de timpul de viață al alocărilor de memorie,
• compilator, prin modificarea codului în tehnica de instrumentare se poate realiza ușor în procesul de compilare, compilatorul fiind cel ce inserează secțiunile de cod necesare,
• nucleu al sistemului de operare, prin punerea la dispoziție de apeluri de sistem specifice,
• hardware, unele procesoare sunt dotate cu contoare de temporizare ( Time Stamp Counter - TSC) sau contoare de performanță care numără evenimente precum cicluri de procesor sau TLB miss-uri.

Două moduri prin care se realizează profiling-ul sunt prezentate în continuare:

Profiler-ele bazate pe această tehnică necesită de obicei modificări în codul programului: se inserează secțiuni de cod la începutul și sfârșitul funcției ce se dorește analizată. De asemenea, se rețin și funcțiile apelate. Astfel, se poate estima timpul total al apelului în sine cât și al apelurilor de subfuncții. Dezavantajul major al acestor profilere este legat de modificarea codului: în funcții de dimensiune scăzută și des apelate, acest overhead poate duce la o interpretare greșită a rezultatelor.

Profiler-ele bazate pe sampling nu fac schimbări în codul programului, ci verifică periodic procesorul cu scopul de a determina ce funcție (instrucțiune) se execută la momentul respectiv. Apoi estimează frecvența și timpul de execuție al unei anumite funcții într-o perioadă de timp.

În continuare sunt prezentate câteva unelte folosite în profiling.

Majoritatea procesoarelor moderne oferă registre speciale (performance counters) care contorizează diferite tipuri de evenimente hardware: instrucțiuni executate, cache-miss-uri, instrucțiuni de salt anticipate greșit, fără să afecteze performanța nucleului sau a aplicațiilor. Aceste registre pot declanșa întreruperi atunci când se acumulează un anumit număr de evenimente și astfel se pot folosi pentru analiza codului care rulează pe procesorul în cauză.

Subsistemul perfcounters:

• se găsește în nucleul Linux începând cu versiunea 2.6.31 (CONFIG_PERF_COUNTERS=y)
• este înlocuitorul lui oprofile
• oferă suport pentru:
  • evenimente hardware (instrucțiuni, accese cache, ciclii de magistrală).
  • evenimente software (page fault, cpu-clock, cpu migrations).
  • tracepoints (e.g: sys_enter_open, sys_exit_open).

Utilitarul perf este interfața subsistemului perfcounters cu utilizatorul. Oferă o linie de comandă asemănătoare cu git și nu necesită existența unui daemon.

Un tutorial despre perf găsiți aici.

$ perf [--version] [--help] COMMAND [ARGS]

Cele mai folosite comenzi sunt:

• annotate - Citește perf.data și afișează codul cu adnotări
• list - Listează numele simbolice ale tuturor tipurilor de evenimente ce pot fi urmărite de perf
• lock - Analizează evenimentele de tip lock