Linux上的線程利用率分析

Question

Linux perf-tools非常適合在CPU周期中查找熱點並優化這些熱點。 但是，一旦某些部件被並行化，就很難發現順序部件，因為它們占用了大量的牆壁時間，但不一定需要很多CPU周期（並行部件已經燒掉了這些部件）。

為了避免XY問題：我的基本動機是在多線程代碼中找到順序瓶頸。 並行階段很容易控制聚合CPU周期統計數據，即使由於amdahl定律 ，連續階段占據了時間。

對於java應用程序，使用具有線程利用時間軸的visualvm或yourkit相當容易實現。

請注意，它顯示了所選范圍或時間點的線程狀態（可運行，等待，阻塞）和堆棧樣本。

如何在Linux上實現與perf或其他原生剖析器相媲美的東西？ 它不一定是GUI可視化，只是一種查找與它們相關的順序瓶頸和CPU樣本的方法。

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上運行，我知道它會完全符合你的要求，但我從未在Linux上使用它，而且我現在無法訪問適合嘗試它的Linux系統）。

這是在x86 Solaris 11系統上運行的多線程IO測試程序的屏幕截圖：

請注意，您可以看到每個線程的調用堆棧以及線程如何交互 - 在發布的示例中，您可以看到實際執行IO的線程的起始位置，並且您可以在執行時看到每個線程。

這是一個顯示線程2在突出顯示時刻的確切位置的視圖：

此視圖啟用了同步事件視圖，顯示線程2卡在突出顯示的時段的sem_wait調用中。 注意額外的圖形數據行，顯示同步事件（ sem_wait() ， pthread_cond_wait() ， pthread_mutex_lock()等）：

其他視圖包括調用樹：

一個線程概述（對於少數幾個線程來說不是很有用，但如果你有數百個或更多線程可能非常有用

以及顯示功能CPU利用率的視圖

您可以看到每行代碼花費了多少時間：

不出所料，編寫大文件以測試IO性能的進程幾乎一直花在write()函數中。

完整的Oracle簡介位於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實用程序收集性能數據。 請參閱https://docs.oracle.com/cd/E77782_01/html/E77798/afadm.html#scrolltoc
• 啟動analyzer GUI以分析上面收集的數據。

Answer 2

您可以使用我們用於分析脫離CPU分析的優秀工具來獲得您想要的結果 - 脫離CPU火焰圖 ，這是火焰圖的一部分

我使用了Off-CPU分析

脫離CPU分析是一種性能方法，可以測量和研究CPU外時間，以及堆棧跟蹤等上下文。 它與CPU分析不同，后者只檢查線程是否在CPU上執行。

這個工具基於你提到的首選工具 - perf，bcctools，然而，它提供了一個非常容易使用的輸出，稱為火焰圖，交互式SVG文件看起來像這個SVG脫CPU時間火焰圖 。

寬度與代碼路徑中的總時間成比例，因此首先要尋找最寬的塔，以了解最大的延遲來源。 從左到右排序沒有意義，y軸是堆棧深度。

2個更有用的分析是Off-CPU Flame Graphs的一部分，也可以幫助你 - 就我個人而言，我沒有嘗試過。

醒來

這使得我們可以解決比單獨的CPU外跟蹤更多的問題，因為喚醒信息可以解釋阻塞的真正原因。

和鏈圖

鏈圖是一種實驗性可視化，它將CPU外堆棧與其喚醒堆棧相關聯

還有一個實驗可視化，它結合了CPU和Off-CPU火焰圖熱/冷火焰圖

這顯示了一個圖形中的所有線程時間，並允許在CPU和CPU外代碼路徑持續時間之間進行直接比較。

它需要一點時間來閱讀這個分析工具並理解它的概念，但是，使用它非常簡單，其輸出比上面提到的其他工具更容易分析。

祝好運！