Linux性能测试工具:Oprofile

Linux性能测试工具:Oprofile, KFT, Gprof (2011-11-02 14:19:44)

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标签： 杂谈 分类： 服务器设计

性能测试工具一般分这么几种
1）收集CPU的performance counter。CPU里面有很多performance counter，打开
之后，会记录CPU某些事件的数量，比如cache miss, 指令数，指令时间等等。这些
counter需要编程才能使用。测量哪一段代码完全由自己掌握。
2）利用编译器的功能，在函数入口和出口自动加回调函数，在回调函数里面，记录入口
和出口的时间。收集这些信息，可以得到函数的调用流程和每个函数所花费的时间。
3）自己在代码里面加入时间测量点，测量某段代码执行的时间。这种工具看起来和#1的
作用差不多，但是由于performance counter编程有很多限制，所以这种工具有时还是有
用处的。

OProfile 的原理比较简单：现在的很多CPU都提供一个所谓性能计数器的东西（performance counter），大致的原理就是程序可以注册告诉CPU对什么event感兴趣（比如CPU_CYCLE，CPU经历了一次时钟周期），然后CPU在执行了相应的操作后，就会在性能计数器上加1，这样程序就可以取出。所以，使用OProfile来定位CPU使用率的问题，就变成了让oprofile收集程序运行过程中哪个可执行程序（或是so）中的哪个function，消耗的CPU CYCLE最多。

OProfile不是每次有了event都会记录下来的，OProfile有一个sample（采样）的概念，其实就是定义经历了多少次event之后，记录下一个sample。所以，如果我们设置经历10000个CPU_CYCLE event之后记录一个sample，那么，最后在oprofile的输出中，一个sample就表示使用了10000个CPU CYCLE。

下面就是如何使用oprofile了。OProfile需要一个内核module，这个module已经被集成进入了Linux 2.6.x内核；此外还有一个用户态的daemon程序，用来收集信息；再此外就是一些utilities了，用来控制oprofile和打印结果。

所以在PC上调试就非常简单，现在大部分的Linux distribution的内核都打开了oprofile的这个module开关，所以只需要下载oprofile的源码，编译就OK了。但是在板子上就有一些麻烦了，如果板子上的内核编译时没有打开oprofile开关，那么就需要重新编译内核。

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在PC上，查看内核是否编译了oprofile可以通过这样：

cat /boot/config-`uname -r` | grep OPROFILE

应该有这样两行：

CONFIG_HAVE_OPROFILE=y
CONFIG_OPROFILE=m

这表示打开了OPROFILE，而且oprofile被编译成了一个module。

在板子上的话，就检查板子的kernel包中提供的config文件，看其中的OPROFILE部分，我的ZOOM板子上的信息是：

CONFIG_HAVE_OPROFILE=y
CONFIG_OPROFILE=y

这表示打开了OPROFILE，但是没有编译成module，直接编译进内核了。

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OK，接下来就是在scratchbox中编译oprofile的源码，将prefix指到一个自定义的目录，然后将编译好的文件传到板子上。建议将所有东西都拷贝到/usr目录下即可。

接下来就是:

// 不监控linux kernel
opcontrol --no-vmlinux
// 如果要监控linux kernel，那要提供没有压缩过的，而且包含symbol信息的linux kernel文件，也就是vmlinux那个文件
// uImage是去掉了symbol信息的内核文件，zImage是压缩过的内核文件（该文件的开头有一段解压代码，从而是自解压的文件）
opcontrol --vmlinux=<your vmlinux file path>

// 监控CPU_CYCLES event，每10000个event采样一次，内核和用户态的event都监控，生成最多10级的callgraph
// --event中的0是unitmask，1表示监控内核态event，第二个1表示监控用户态event
opcontrol --event=CPU_CYCLES:10000:0:1:1 --callgraph=10

// 启动
opcontrol --start

// 启动要监控的应用程序
......

// 关闭oprofile（这让oprofiled将所有收集到的数据都写入文件）
// oprofile manual中建议使用opcontrol --dump来flush数据从而不用shutdown oprofiled，应该也是可以的
opcontrol --shutdown

// 查看总体summary数据
opreport

// 查看带symbol信息的数据（能看到哪个so/可执行程序的哪个函数使用了多少sample）
opreport -l

// 查看带callgraph的数据（最详尽的数据）
opreport -l -c

example:

# opcontrol --init

# opcontrol --setup --session-dir=/data/oprofile --no-vmlinux --event=CPU_CYCLES:62400 --separate=library --callgraph=8 --image= /system/lib/xxx.so

# opcontrol –-status

# opcontrol --start

# <run gallery for 5 seconds>

# opcontrol --stop

# opreport --session-dir=/data/oprofile

# opreport --session-dir=/data/oprofile -l

 

参考：

http://blog.csdn.net/yili_xie/archive/2009/12/02/4925648.aspx 

http://oprofile.sourceforge.net/doc/index.html