OProfile はカーネルドライバとデーモンから構成され、データを収集することができます。また、多くのプロセッサに搭載されている、ハードウエア側のパフォーマンスカウンタを利用して測定を行います。 OProfile はカーネルやカーネルモジュール、カーネルの割り込みハンドラやシステムの共有ライブラリ、その他のアプリケーションなど、全てのコードをプロファイルすることができます。

新しいプロセッサであれば、パフォーマンスカウンタと呼ばれるハードウエアを介してプロファイルを行うことができます。プロセッサ側の使用にも依存しますが、様々なカウンタが用意され、それらはイベントの発生回数をカウントするようプログラムすることができます。また、それぞれのカウンタには、どれくらいの間隔でサンプルを採取したのかを示す値が用意されています。値が低いほど多く使用されたことになります。

なお、事後の作業で全ての情報を収集し、インストラクションアドレスは関数名に変換されます。

OProfile を使用するには oprofile パッケージをインストールします。

なお、プロファイル対象のアプリケーションに対応する *-debuginfo パッケージをインストールしておくことをお勧めします。カーネルをプロファイルする場合は、カーネルの debuginfo パッケージもインストールしてください。

OProfile にはプロファイルを行ったりそのデータを収集したりする目的で、いくつかのユーティリティが提供されています。下記の一覧には、本章で使用するプログラムの概要を説明しています:

OProfile を使用することで、カーネルとアプリケーションの両方をプロファイルすることができます。カーネルをプロファイルする場合は、 OProfile に対して vmlinuz* ファイルの検索先を指定するため、 --vmlinux オプションで場所を指定します (一般に /boot です) 。カーネルモジュールをプロファイルする必要がある場合も、 OProfile は自動的にそれを行います。ただし、念のため https://oprofile.sourceforge.net/doc/kernel-profiling.html (英語) をお読みになることをお勧めします。

アプリケーションをプロファイルする際、ほとんどの場合においてカーネルのプロファイルは不要になります。そのため、 --no-vmlinux オプションを指定して情報量を減らしておくことをお勧めします。

7.4.2 イベント設定の取得 #Edit source

イベントを設定するための一般的な手順は下記のとおりです:

1. まずは CPU-CLK_UNHALTED と INST_RETIRED の各イベントを利用して、最適化の可能性を探ります。

2. 特定のイベントを利用してボトルネックを探ります。イベントの一覧を表示するには、 perf list と入力して実行してください。

特定のイベントをプロファイルする必要がある場合は、まずお使いのプロセッサ側がそのイベントに対応しているかどうかを調べる必要があります。具体的には、 ophelp コマンドを実行します (下記は Intel Core i5 CPU での出力例です):

# ophelp
oprofile: available events for CPU type "Intel Architectural Perfmon"

See Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual
Volume 3B (Document 253669) Chapter 18 for architectural perfmon events
This is a limited set of fallback events because oprofile does not know your CPU
CPU_CLK_UNHALTED: (counter: all))
        Clock cycles when not halted (min count: 6000)
INST_RETIRED: (counter: all))
        number of instructions retired (min count: 6000)
LLC_MISSES: (counter: all))
        Last level cache demand requests from this core that missed the LLC (min count: 6000)
        Unit masks (default 0x41)
        ----------
        0x41: No unit mask
LLC_REFS: (counter: all))
        Last level cache demand requests from this core (min count: 6000)
        Unit masks (default 0x4f)
        ----------
        0x4f: No unit mask
BR_MISS_PRED_RETIRED: (counter: all))
        number of mispredicted branches retired (precise) (min count: 500)

--event オプションでパフォーマンスカウンタイベントを指定します。複数のオプションを指定してもかまいません。このオプションはイベント名 (ophelp で表示される名前) とサンプリングレートを指定します。たとえば下記のようになります:

# operf --events CPU_CLK_UNHALTED:100000

警告: CPU_CLK_UNHALTED に対するサンプリングレート設定について

サンプリングレートを低く設定しすぎてしまうと、システムの性能を著しく低下させてしまう危険性がありますし、逆にサンプリングレートを高く設定してしまうと、データの意味が無くなってしまうほどシステムの負荷が重くなります。そのため、 OProfile を入れることで性能を落とすことなく、かつ負荷が高くなりすぎないような値を探り、設定するようにしてください。

レポートを生成する前に、まずは operf が停止していることを確認してください。また、 --session-dir でデータのディレクトリを指定していない場合、 operf はデータを カレントディレクトリ/oprofile_data/samples/current に書き込みます。なお、 opreport や opannotate のようなレポートツールは、既定で上述のディレクトリを使用します。

何もパラメータを指定しないで opreport を実行すると、詳しい説明を表示することができます。オプションとして実行ファイル名を指定すると、その実行ファイルからのプロファイルデータのみを取得します。また C++ 言語で書かれたアプリケーションを解析したい場合は、 --demangle smart オプションを指定してください。

opannotate はソースコードからの注釈情報を生成します。下記のようなオプションを指定して実行してください:

# opannotate --source \
   --base-dirs=ベースディレクトリ \
   --search-dirs=検索ディレクトリ \
   --output-dir=annotated/ \
   /lib/libfoo.so

--base-dir には、デバッグソースファイルから削除されたパス情報をカンマ区切りで指定します。ここで指定したパスは --search-dirs で指定したパスよりも優先して検索されます。また、 --search-dirs には、ソースファイルを検索するパスをカンマ区切りで指定します。

注記: 注釈付きソースの不正確性について

コンパイラの最適化の仕組みによってコードが削除されることがあるほか、別の場所に現れたりすることがあります。詳しい仕組みについては、 https://oprofile.sourceforge.net/doc/debug-info.html (英語) をお読みください。

本章では短い概要しか説明していません。詳しい情報を得るには、下記のリンク先を参照してください (いずれも英語のみの提供です):