Linux性能优化gprof使用
- gprof用于分析函数调用耗时，可用之抓出最耗时的函数，以便优化程序。
- gcc链接时也一定要加-pg参数，以使程序运行结束后生成gmon.out文件，供gprof分析。
- gprof默认不支持多线程程序，默认不支持共享库程序。
- gcc -pg 编译程序
- 运行程序，程序退出时生成 gmon.out
- gprof ./prog gmon.out -b 查看输出
要想产生gmon.out文件，必须在编译和链接时，都加上-pg -g选项。
1 简介
改进应用程序的性能是一项非常耗时耗力的工作，但是究竟程序中是哪些函数消耗掉了大部分执行时间，这通常都不是非常明显的。GNU 编译器工具包所提供了一种剖析工具 GNU profiler（gprof）。gprof 可以为 Linux平台上的程序精确分析性能瓶颈。gprof精确地给出函数被调用的时间和次数，给出函数调用关系。
gprof 用户手册网站 http://sourceware.org/binutils/docs-2.17/gprof/index.html
2 功能
Gprof 是GNU gnu binutils工具之一，默认情况下linux系统当中都带有这个工具。
1. 可以显示“flat profile”，包括每个函数的调用次数，每个函数消耗的处理器时间，
2. 可以显示“Call graph”，包括函数的调用关系，每个函数调用花费了多少时间。
3. 可以显示“注释的源代码”－－是程序源代码的一个复本，标记有程序中每行代码的执行次数。
3 原理
4 使用流程
1. 在编译和链接时 加上-pg选项。一般我们可以加在 makefile 中。
3. 在程序运行目录下 生成 gmon.out 文件。如果原来有gmon.out 文件，将会被重写。
5 参数说明
l -p 只输出函数的调用图（Call graph的那部分信息）。
l -e Name 不再输出函数Name 及其子函数的调用图（除非它们有未被限制的其它父函数）。可以给定多个 -e 标志。一个 -e 标志只能指定一个函数。
l -E Name 不再输出函数Name 及其子函数的调用图，此标志类似于 -e 标志，但它在总时间和百分比时间的计算中排除了由函数Name 及其子函数所用的时间。
l -f Name 输出函数Name 及其子函数的调用图。可以指定多个 -f 标志。一个 -f 标志只能指定一个函数。
l -z 显示使用次数为零的例程（按照调用计数和累积时间计算）。
一般用法： gprof –b 二进制程序 gmon.out >report.txt
6 报告说明
|
%time |
Cumulative seconds |
Self Seconds |
Calls |
Self TS/call |
Total TS/call |
name |
|
该函数消耗时间占程序所有时间百分比 |
程序的累积执行时间 （只是包括gprof能够监控到的函数） |
该函数本身执行时间 （所有被调用次数的合共时间） |
函数被调用次数 |
函数平均执行时间 （不包括被调用时间） （函数的单次执行时间） |
函数平均执行时间 （包括被调用时间） （函数的单次执行时间） |
函数名 |
|
Index |
%time |
Self |
Children |
Called |
Name |
|
索引值 |
函数消耗时间占所有时间百分比 |
函数本身执行时间 |
执行子函数所用时间 |
被调用次数 |
函数名 |
程序的累积执行时间只是包括gprof能够监控到的函数。工作在内核态的函数和没有加-pg编译的第三方库函数是无法被gprof能够监控到的，（如sleep（）等）
Gprof 的具体参数可以 通过 man gprof 查询。
7 共享库的支持
对于代码剖析的支持是由编译器增加的，因此如果希望从共享库中获得剖析信息，就需要使用 -pg 来编译这些库。提供已经启用代码剖析支持而编译的 C 库版本（libc_p.a）。
gcc example1.c –pg -lc_p -o example1
注意要用ldd ./example | grep libc来查看程序链接的是libc.so还是libc_p.so
8 用户时间与内核时间
有一个方法可以查看应用程序的运行时间组成，在 time 命令下面执行程序。这个命令会显示一个应用程序的实际运行时间、用户空间运行时间、内核空间运行时间。
9 注意事项
2. 只能使用静态连接libc库，否则在初始化*.so之前就调用profile代码会引起“segmentation fault”，解决办法是编译时加上-static-libgcc或-static。
4. 要监控到第三方库函数的执行时间，第三方库也必须是添加 –pg 选项编译的。
6. 程序不能以demon方式运行。否则采集不到时间。（可采集到调用次数）
7. 首先使用 time 来运行程序从而判断 gprof 是否能产生有用信息是个好方法。
8. 如果 gprof 不适合您的剖析需要，那么还有其他一些工具可以克服 gprof 部分缺陷，包括 OProfile 和 Sysprof。
9. gprof对于代码大部分是用户空间的CPU密集型的程序用处明显。对于大部分时间运行在内核空间或者由于外部因素（例如操作系统的 I/O 子系统过载）而运行得非常慢的程序难以进行优化。
11. gprof只能在程序正常结束退出之后才能生成报告（gmon.out）。
a) 原因： gprof通过在atexit()里注册了一个函数来产生结果信息，任何非正常退出都不会执行atexit()的动作，所以不会产生gmon.out文件。
b) 程序可从main函数中正常退出，或者通过系统调用exit()函数退出。
10 多线程应用
gprof 不支持多线程应用，多线程下只能采集主线程性能数据。原因是gprof采用ITIMER_PROF信号，在多线程内只有主线程才能响应该信号。
采用什么方法才能够分析所有线程呢？关键是能够让各个线程都响应ITIMER_PROF信号。可以通过桩子函数来实现，重写pthread_create函数。
gprof-helper.c#define _GNU_SOURCE#include <sys/time.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <dlfcn.h>#include <pthread.h>static void * wrapper_routine(void *);/* Original pthread function */static int (*pthread_create_orig)(pthread_t *__restrict,__const pthread_attr_t *__restrict,void *(*)(void *),void *__restrict) = NULL;/* Library initialization function */void wooinit(void) __attribute__((constructor));void wooinit(void){pthread_create_orig = dlsym(RTLD_NEXT, "pthread_create");fprintf(stderr, "pthreads: using profiling hooks for gprof/n");if(pthread_create_orig == NULL){char *error = dlerror();if(error == NULL){error = "pthread_create is NULL";}fprintf(stderr, "%s/n", error);exit(EXIT_FAILURE);}}/* Our data structure passed to the wrapper */typedef struct wrapper_s{void * (*start_routine)(void *);void * arg;pthread_mutex_t lock;pthread_cond_t wait;struct itimerval itimer;} wrapper_t;/* The wrapper function in charge for setting the itimer value */static void * wrapper_routine(void * data){/* Put user data in thread-local variables */void * (*start_routine)(void *) = ((wrapper_t*)data)->;start_routine;void * arg = ((wrapper_t*)data)->;arg;/* Set the profile timer value */setitimer(ITIMER_PROF, &((wrapper_t*)data)->;itimer, NULL);/* Tell the calling thread that we don't need its data anymore */pthread_mutex_lock(&((wrapper_t*)data)->;lock);pthread_cond_signal(&((wrapper_t*)data)->;wait);pthread_mutex_unlock(&((wrapper_t*)data)->;lock);/* Call the real function */return start_routine(arg);}/* Our wrapper function for the real pthread_create() */int pthread_create(pthread_t *__restrict thread,__const pthread_attr_t *__restrict attr,void * (*start_routine)(void *),void *__restrict arg){wrapper_t wrapper_data;int i_return;/* Initialize the wrapper structure */wrapper_data.start_routine = start_routine;wrapper_data.arg = arg;getitimer(ITIMER_PROF, &wrapper_data.itimer);pthread_cond_init(&wrapper_data.wait, NULL);pthread_mutex_init(&wrapper_data.lock, NULL);pthread_mutex_lock(&wrapper_data.lock);/* The real pthread_create call */i_return = pthread_create_orig(thread,attr,&wrapper_routine,&wrapper_data);/* If the thread was successfully spawned, wait for the data* to be released */if(i_return == 0){pthread_cond_wait(&wrapper_data.wait, &wrapper_data.lock);}pthread_mutex_unlock(&wrapper_data.lock);pthread_mutex_destroy(&wrapper_data.lock);pthread_cond_destroy(&wrapper_data.wait);return i_return;}///然后编译成动态库 gcc -shared -fPIC gprof-helper.c -o gprof-helper.so -lpthread -ldl 使用例子：/a.c/#include <stdio.h>;#include <stdlib.h>;#include <unistd.h>;#include <pthread.h>;#include <string.h>;void fun1();void fun2();void* fun(void * argv);int main(){int i =0;int id;pthread_t thread[100];for(i =0 ;i< 100; i++){id = pthread_create(&thread[i], NULL, fun, NULL);printf("thread =%d/n",i);}printf("dsfsd/n");return 0;}void* fun(void * argv){fun1();fun2();return NULL;}void fun1(){int i = 0;while(i<100){i++; printf("fun1/n");} }void fun2(){int i = 0;int b;while(i<50){i++;printf("fun2/n");//b+=i; } }///gcc -pg a.c gprof-helper.so运行程序:./a.out分析gmon.out:gprof -b a.out gmon.outLinux性能优化gprof使用相关推荐
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