让 gprof 根据挂钟时间进行分析？答案

【问题标题】：Get gprof to profile based on wall-clock time?让 gprof 根据挂钟时间进行分析？
【发布时间】：2011-02-17 17:40:51
【问题描述】：

我的理解是默认情况下 gprof 会考虑 CPU 时间。有没有办法让它根据挂钟时间进行分析？

我的程序执行大量磁盘 i/o，因此它使用的 CPU 时间仅代表实际执行时间的一小部分。我需要知道磁盘 i/o 的哪些部分占用的时间最多。

【问题讨论】：

你可能需要 gprof 以外的东西。
查看 dtrace，具体取决于您的架构。
这是一个 Linux 系统上的 C++ 程序，如果有帮助的话。

标签： c++ profiling gprof

【解决方案1】：

gprof 不会这样做。看at this。

And this.

简而言之：在 gdb 下，让它运行并随机执行 Ctrl-Break 或 Ctrl-C 10 次，然后显示调用堆栈。如果您的 I/O 占用（例如）60% 的时间，那么（大约）10 次暂停中的 6 次，您将在 writebuf 或 readbuf 例程中看到它，并且请求 I/O 的代码行将清楚地显示在堆栈上。

您也可以使用 lsstack 来获取相同的信息。

【讨论】：

嗯...这种方法在统计上会不会很不准确？是否有一种自动化的方式来执行此操作，它需要 10 多个样本，比如 1000 个样本，但以均匀的间隔，然后报告最常遇到的函数？
@jetwolf：Zoom 是一个使用 10^3 个样本进行分析的分析器示例，但请检查第一个链接，尤其是第 5、2、7 和 9 项。
@jetwolf：示例：假设 I/O 正好是 60%。显示它的样本数的标准偏差是 sqrt(NF(1-F))。对于 10 个 +/- 1.55 的样本，对于 1000 个样本，它是 15.5。因此，在 10 个样本中，您会看到大约 4.45 - 7.55 次。在 1000 个样本中，您将看到大约 584.5 - 615.5 次。无论哪种方式，您都会确切地看到导致它的原因，因此如果可以修复，您可以修复它。
@jetwolf：另一种说法。假设 I/O 正好是 60%。 10 个样本将测量 60%，给予或接受 15%。对于 1000 个样本，它将是 1.5%。对于 100,000 个样本，它将是 0.15%。所以他们都测量了它，但是如果他们在调用堆栈上的行级别进行汇总，它们只会向您显示问题的原因，并且采集大量样本的分析器往往会丢弃这些信息，因此额外的测量精度来自发现问题的代价。

【解决方案2】：

您可以使用 strace 或 cachegrind 正确分析代码。 strace 将为您提供系统调用所用时间的详细信息，cachegrind 将提供资源利用率的详细分析。

【讨论】：

【解决方案3】：

更改 gprof 以进行挂钟分析非常容易。唯一要替换的 8 个字符是：

ITIMER_PROF -> ITIMER_REAL

SIGPROF -> SIGALRM

在文件glibc/sysdeps/posix/profil.c，函数__profil中，靠近对setitimer和sigaction的调用（更确切地说是__Setitimer和__sigaction）

更改后，任何使用 SIGALRM 的程序都会被破坏，任何没有阻塞系统调用重启代码的程序都会给出错误的结果。

另外，您可以直接更改 glibc 二进制文件中的 int 值（请不要在系统范围内进行此操作libc.so，制作单独的副本并使用 LD_LIBRARY_PATH 将其提供给程序）

对于二进制补丁，ITIMER_PROF 为 2； ITIMER_REAL 为 0； SIGPROF 为 27 (0x1b)； SIGALRM 为 14 (0x0e)。 glibc 的函数profil 中每个常量都有两个位置。

另一种方法是编写一个 ptrace-debugger，它将在运行时更改 setitimer 和 sigaction 函数的参数。

【讨论】：

不幸的是，在更改了 libc 二进制文件后，这种方法失败了。计时器和信号已更改，但是.. profil()（由 gmon 使用，由 -pg 激活）无法分析动态库（大多数阻塞函数所在的位置）。此外，当阻塞系统调用处于活动状态时，从信号处理程序中看到的 eip 对于动态库（指向 glibc，但不在系统调用包装器中）是错误的，对于静态链接是 NULL。

【解决方案4】：

您可以使用 google-perftools 中的 profiler 来测量挂钟时间。要将 google profiler 切换到挂钟模式，请设置环境变量 CPUPROFILE_REALTIME=1。

【讨论】：

这个应该谨慎使用，因为它disables sleep

【解决方案5】：

您可以在 gcc 编译器中使用 -finstrument-functions 选项来执行此操作。这将获得一个在任何函数的入口/出口点调用的自定义函数，只需要提供几个函数回调（__cyg_profile_func_enter 和 __cyg_profile_func_exit）。

您可以通过查看 gcc 手册中的 -finstrument-functions 选项来找到更多详细信息。

Balau 的技术博客上也有一篇很好的文章，提供了一个端到端的概述/如何工作的示例：Trace and profile function calls with GCC

【讨论】：