使用 google-perftools 剖析程序性能瓶頸

1、使用google-perftools剖析程序性能瓶頸馮文龍.軟件工程師,IBM簡介：google-perftools是一款優(yōu)秀的LinuxC/C+程序的性能剖析及優(yōu)化工具，它提供了將目標程序運行時所消耗的CPU時間片進行剖析和圖形化輸出剖析結(jié)果的功能。本文將從零開始，一步一步引導(dǎo)讀者搭建并運行一個google-perftools的剖析環(huán)境，并用一個示例來演示如何使用該工具找到目標程序的性能瓶頸。發(fā)布日期：2010年12月16日google-perftools簡介google-perftools是一款針對C/C+程序的性能分析工具，它是一個遵守BSD協(xié)議的開源項目。使用該工具可以對CPU時間片、

2、內(nèi)存等系統(tǒng)資源的分配和使用進行分析，本文將重點介紹如何進行CPU時間片的剖析。google-perftools對一個程序的CPU性能剖析包括以下幾個步驟。編譯目標程序，加入對google-perftools庫的依賴。運行目標程序，并用某種方式啟動/終止剖析函數(shù)并產(chǎn)生剖析結(jié)果。運行剖結(jié)果轉(zhuǎn)換工具，將不可讀的結(jié)果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成某種格式的文檔（例如pdf,txt,gv等）。安裝您可以在google-perftools的網(wǎng)站( HYPERLINK /p/google-perftools/downloads/list /p/google-perftools/downloads/list)上下載最新版的安裝包

3、。為完成步驟3的工作，您還需要一個將剖析結(jié)果轉(zhuǎn)化為程序員可讀文檔的工具，例如gv( HYPERLINK /software/gv/)%e3%80%82 /software/gv/)。編譯與運行您需要在原有的編譯選項中加入對libprofiler.so的引用，這樣在目標程序運行時會加載工具的動態(tài)庫。例如本例中作者的系統(tǒng)中,bprofiler.so安裝在/usr/lib目錄下，所以需要在makefile文件中的編譯選項加入“-L/usr/lib-Iprofiler”。google-perftools需要在目標代碼的開始和結(jié)尾點分別調(diào)用剖析模塊的啟動和終止函數(shù)，這樣在目標程序運行時就可以對這段時間內(nèi)

4、程序?qū)嶋H占用的CPU時間片進行統(tǒng)計和分析。工具的啟動和終止可以采用以下兩種方式。使用調(diào)試工具gdb在程序中手動運行性能工具的啟動/終止函數(shù)。gdb是Linux上廣泛使用的調(diào)試工具，它提供了強大的命令行功能，使我們可以在程序運行時插入斷點并在斷點處執(zhí)行其他函數(shù)。具體的文檔請參照/software/gdb/，本文中將只對用到的幾個基本功能進行簡單介紹。使用以下幾個功能就可以滿足我們性能調(diào)試的基本需求，具體使用請參見下文示例。命令功能ctrl+c暫停程序的運行c繼續(xù)程序的運行添加函數(shù)斷點(參數(shù)可以是源代碼中的行b號或者一個函數(shù)名)p打印某個量的值或者執(zhí)行一個函數(shù)調(diào)用在目標代碼中直接加入性能工具函數(shù)的

5、調(diào)用，該方法就是在程序代碼中直接加入調(diào)試函數(shù)的調(diào)用。兩種方式都需要對目標程序重新編譯，加入對性能工具的庫依賴。對于前者，他的好處是使用比較靈活，但工具的啟動和終止依賴于程序員的手動操作，常常需要一些暫停函數(shù)(比如休眠sleep)的支持才能達到控制程序的目的，因此精度可能受到影響。對于后者，它需要對目標代碼的進行修改，需要處理函數(shù)聲明等問題，但得到的結(jié)果精度較高，缺點是每次重新設(shè)置啟動點都需要重新編譯，靈活度不高，讀者可以根據(jù)自己的實際需求采用有效的方式。示例詳解該程序是一個簡單的例子，文中有兩處耗時的無用操作，并且二者間有一定的調(diào)用關(guān)系。清單1.示例程序voidconsumeSomeCPUTi

6、me1(intinput)inti=0;input+;while(i+10000)i-;i+;i-;i+;voidconsumeSomeCPUTime2(intinput)input+;consumeSomeCPUTime1(input);inti=0;while(i+10000)i-;i+;i-;i+;intstupidComputing(inta,intb)inti=0;while(i+10000)consumeSomeCPUTime1(i);intj=0;while(j+5000)consumeSomeCPUTime2(j);returna+b;intsmartComputing(int

7、a,intb)returna+b;voidmain()inti=0;printf(reachedthestartpointofperformancebottleneckn);sleep(5);/ProfilerStart(CPUProfile);while(i+MyProfile.pdf轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的結(jié)果文檔如下圖。圖中的數(shù)字和框體的大小代表了的某個函數(shù)的運行時間占整個剖析時間的比例。由代碼的邏輯可知，stupidComputing,stupidComputing2都是費時操作并且它們和consumeSomeCPUTime存在著一定的調(diào)用關(guān)系。圖1.剖析結(jié)果結(jié)束語本文介紹了一個Linux平臺上的性能剖析工具google-perftools，并結(jié)合實例向讀者展示了如何使用該工具配置、使用及分析性能瓶頸。下載名字大小下載方法src.rar4KBHTTP描述本文用到的示例關(guān)于下載方法的信息參考資料學(xué)習google-perftools主頁在developerWorksLinux專區(qū)尋找為Linux開發(fā)人員（包括Linux新手入門）準備的更多參考資料，查閱我們最受歡迎的文章和教程。在developerWorks上查閱所有Linux技巧和Linux教程。隨時關(guān)注de