Linux上的线程利用率分析

Question

Linux perf-tools非常适合在CPU周期中查找热点并优化这些热点。 但是，一旦某些部件被并行化，就很难发现顺序部件，因为它们占用了大量的墙壁时间，但不一定需要很多CPU周期（并行部件已经烧掉了这些部件）。

为了避免XY问题：我的基本动机是在多线程代码中找到顺序瓶颈。 并行阶段很容易控制聚合CPU周期统计数据，即使由于amdahl定律 ，连续阶段占据了时间。

对于java应用程序，使用具有线程利用时间轴的visualvm或yourkit相当容易实现。

请注意，它显示了所选范围或时间点的线程状态（可运行，等待，阻塞）和堆栈样本。

如何在Linux上实现与perf或其他原生剖析器相媲美的东西？ 它不一定是GUI可视化，只是一种查找与它们相关的顺序瓶颈和CPU样本的方法。

Answer 1

Oracle的Developer Studio性能分析器可能完全符合您的要求。 （如果你在Solaris上运行，我知道它会完全符合你的要求，但我从未在Linux上使用它，而且我现在无法访问适合尝试它的Linux系统）。

这是在x86 Solaris 11系统上运行的多线程IO测试程序的屏幕截图：

请注意，您可以看到每个线程的调用堆栈以及线程如何交互 - 在发布的示例中，您可以看到实际执行IO的线程的起始位置，并且您可以在执行时看到每个线程。

这是一个显示线程2在突出显示时刻的确切位置的视图：

此视图启用了同步事件视图，显示线程2卡在突出显示的时段的sem_wait调用中。 注意额外的图形数据行，显示同步事件（ sem_wait() ， pthread_cond_wait() ， pthread_mutex_lock()等）：

其他视图包括调用树：

一个线程概述（对于少数几个线程来说不是很有用，但如果你有数百个或更多线程可能非常有用

以及显示功能CPU利用率的视图

您可以看到每行代码花费了多少时间：

不出所料，编写大文件以测试IO性能的进程几乎一直花在write()函数中。

完整的Oracle简介位于https://www.oracle.com/technetwork/server-storage/solarisstudio/documentation/o11-151-perf-analyzer-brief-1405338.pdf

快速使用概述：

• 使用collect实用程序收集性能数据。 请参阅https://docs.oracle.com/cd/E77782_01/html/E77798/afadm.html#scrolltoc
• 启动analyzer GUI以分析上面收集的数据。

Answer 2

您可以使用我们用于分析脱离CPU分析的优秀工具来获得您想要的结果 - 脱离CPU火焰图 ，这是火焰图的一部分

我使用了Off-CPU分析

脱离CPU分析是一种性能方法，可以测量和研究CPU外时间，以及堆栈跟踪等上下文。 它与CPU分析不同，后者只检查线程是否在CPU上执行。

这个工具基于你提到的首选工具 - perf，bcctools，然而，它提供了一个非常容易使用的输出，称为火焰图，交互式SVG文件看起来像这个SVG脱CPU时间火焰图 。

宽度与代码路径中的总时间成比例，因此首先要寻找最宽的塔，以了解最大的延迟来源。 从左到右排序没有意义，y轴是堆栈深度。

2个更有用的分析是Off-CPU Flame Graphs的一部分，也可以帮助你 - 就我个人而言，我没有尝试过。

醒来

这使得我们可以解决比单独的CPU外跟踪更多的问题，因为唤醒信息可以解释阻塞的真正原因。

和链图

链图是一种实验性可视化，它将CPU外堆栈与其唤醒堆栈相关联

还有一个实验可视化，它结合了CPU和Off-CPU火焰图热/冷火焰图

这显示了一个图形中的所有线程时间，并允许在CPU和CPU外代码路径持续时间之间进行直接比较。

它需要一点时间来阅读这个分析工具并理解它的概念，但是，使用它非常简单，其输出比上面提到的其他工具更容易分析。

祝好运！