Introducción a VTune™ Analizador de rendimiento Intel Software College.

Introducción a VTune™ Analizador de

rendimientoIntel Software College

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Basics of VTune™ Performance Analyzer

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Objetivo

Al término de este módulo será capaz de:

• Entender el propósito y modelos soportados por el analizador de rendimiento Vtune™

• Identificar “hotspots” explorando a través de las muestras tomadas.

• Entender como funciona el muestreo

• Usar “callgraph profiling” para encontrar “hotspots”

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Agenda

¿Qué es el analizador de rendimiento VTune™?

Conceptos de afinación del rendimiento

Usando el colector de muestras

Como funciona el muestreo

Muestreando a través del tiempo

Gráfico de llamadas

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Analizador de rendimiento VTune™

Ayuda a identificar y caracterizar problemas de rendimiento por medio de:

• Recolectar datos sobre el rendimiento del sistema que está ejecutando la aplicación.

• Organizar y desplegar los datos en una variedad de vistas interactivas, desde todo el sistema hasta el código fuente o la perspectiva de instrucción del procesador.

• Identificar problemas de rendimiento potenciales y sugerir mejoras.

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Ambientes soportados

Recolección de datos locales y remotos

Perfilar aplicaciones que están ejecutándose en el sistema que tienen el analizador instalado, o

Ejecutar experimentos en otros sistemas qué están ejecutando agentes remotos del analizador VTune

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Análisis de rendimiento local

Procesadores Intel® IA-32• Sistema Operativo Microsoft Windows*

• Linux

Procesadores de la familia Itanium®

• Sistema Operativo Microsoft Windows

• Linux

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Ambiente Anfitrión/Destino

VTune™ soporta recolección de datos remotos

VTune™ instalado en el sistema anfitrión

Agente remoto instalado en el sistema destino

Sistema Anfitrión

•Sistema Operativo Windows*

•Controla el sistema destino

•Muestra los resultados de la recolección de datos

Sistema Destino

•Familia de procesadores IA-32 o Itanium®

•Windows o Linux*

•Intel® PXA2xx procesadores ejecutando Windows CE*

Conexión LAN

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Características

Muestreo

Gráfico de llamadas a funciones (call graph)

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El muestreo obtiene datos del rendimiento de todo El muestreo obtiene datos del rendimiento de todo el sistemael sistema

El muestreo obtiene datos del rendimiento de todo El muestreo obtiene datos del rendimiento de todo el sistemael sistema

Características del analizador VTune™ y modelos de su utilización

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El muestreo sobre el tiempo muestra como los El muestreo sobre el tiempo muestra como los datos del muestreo cambian a través del tiempodatos del muestreo cambian a través del tiempo

El muestreo sobre el tiempo muestra como los El muestreo sobre el tiempo muestra como los datos del muestreo cambian a través del tiempodatos del muestreo cambian a través del tiempo


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Muestreando el código fuente con datos del Muestreando el código fuente con datos del rendimientorendimiento

Muestreando el código fuente con datos del Muestreando el código fuente con datos del rendimientorendimiento


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El gráfico de llamadas obtiene y muestra El gráfico de llamadas obtiene y muestra información sobre el flujo del programa en la información sobre el flujo del programa en la aplicaciónaplicación

El gráfico de llamadas obtiene y muestra El gráfico de llamadas obtiene y muestra información sobre el flujo del programa en la información sobre el flujo del programa en la aplicaciónaplicación


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¿Qué es un Hotspot?

Es donde en una aplicación donde hay una cantidad significativa de trabajo

• Donde = dirección en memoria => Proceso SO => Hilo SO => archivo ejecutable o módulo => función de usuario (requiere símbolos) => línea de código fuente (requiere símbolos con números de línea) o instrucción del procesador (ensamblador)

• Significativa = actividad que ocurre frecuentemente, probablemente no tiene mucho impacto en el rendimiento del sistema

• Actividad = tiempo gastado en otros eventos internos del procesador• Ejemplos de otros eventos: fallos de caché, fallos en la predicción de

saltos, instrucciones de punto flotante retiradas, etc.

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Muestreo: El método estadístico para encontrar los Hotspots

El colector de muestras

• Periódicamente interrumpe el procesador• Basado en tiempo• Basado en eventos: Activado por la ocurrencia de cierto número de

eventos de la microarquitectura

• Recolecta el contexto de ejecución• Dirección de ejecución en memoria (CS:IP)• Identificador del proceso en el sistema operativo e hilo• Módulo ejecutable cargado en esa dirección

• Si hay símbolos para el módulo, el post-procesamiento puede identificar la función o método en la dirección de memoria.

• Los números de línea del archivo de símbolos pueden direccionarte a la línea relevante del código fuente.

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Recolector de muestras

Periódicamente interrumpe el procesador para obtener el contexto de ejecución

• Muestreo basado en tiempo (TBS) se activa por:• Servicios del timer del sistema operativo• Cada n ciclos de reloj del procesador

• Muestreo basado en eventos (EBS) se activa por eventos del procesador• Estos eventos son específicos del procesador, como fallos en la caché L2,

fallos en la predicción de saltos, instrucciones de punto flotante retiradas, etc.

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Resultados de muestras por

proceso del Sistema Operativo

Resultados de muestras por

proceso del Sistema Operativo

Este proceso del sistema operativo tiene la mayor cantidad

de muestras de ciclos de reloj

Ordenado por

ciclos de reloj

Ordenado por

ciclos de reloj

Analizador VTune™ Recolector de muestras

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Presiona aquí para

ver los procesos

del SO

Presiona aquí para

ver los procesos

del SOMuestra solo la

muestra de datos de ciclos

de reloj.

Muestra solo la muestra de

datos de ciclos de reloj.


Presiona aquí para ver en el tiempo.

Presiona aquí para ver en el tiempo.

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Esta gráfica fue filtrada seleccionando solo un elemento de la gráfica

de procesos


Presionaaquí parasepararpor CPU

Presionaaquí parasepararpor CPU

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Vista de Tabla: Seleccionar Resumen de la línea señalada en la tabla.

Vista de Tabla: Seleccionar Resumen de la línea señalada en la tabla.


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Vista del Hotspot de un módulo para todos los

procesos e hilos del SO agrupados por función (o

método).

Vista del Hotspot de un módulo para todos los

procesos e hilos del SO agrupados por función (o

método).


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Totales por Linea FuenteTotales por Linea Fuente

Actividad en Localidades de Instrucciones


Presiona aquí para

Ver códigodesensamblado

Presiona aquí para

Ver códigodesensamblado

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Totals for Source LineTotals for Source Line

Activity at Instruction Locations


Intervalos de tiempo en rojo tienen más muestras

Intervalos de tiempo en rojo tienen más muestras

AcercarAlejar

Seleccionar EventoSeleccionar Evento

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Actividad 1: Encontrar el Hotspot

Aprender como identificar hotspots con el analizador VTune™.

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Tres Beneficios Claves del Muestreo

No es necesario modificar código.

• Pero compila/encadena con símbolos y números de línea.

• Haz ejecutables finales (release) con optimizaciones.

El muestreo es muy amplio en cuanto a sistemas.

• No solo NUESTRA aplicación.

• Puede verse actividad en el código del sistema operativo incluyendo drivers.

La sobrecarga por muestrear es muy baja.

• La validez es mayor cuando la perturbación es baja.

• La sobrecarga puede reducirse aún más quitando el progreso la interfaz de usuario.

¿De qué otra forma puede reducirse la sobrecarga del muestreo?

¿De qué otra forma puede reducirse la sobrecarga del muestreo?

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Como Funciona el Muestreo Basado en Eventos (EBS) Diagrama Conceptual

Selecciona Señal del Evento

Número

“Muestrea Después”

Cuenta Decreciente

Underflowa Cero

Controlador Interno de Interrupciones§

Interrumpe CPU para Tomar Muestra

Como seleccionar un número “Muestreo Después”

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¿Cuántas Muestras Son Suficientes?

¿Un millón de muestras por una ejecución de 5 segundos?

• ¿Se tienen suficientes muestras para ser estadísiticamente significativas?

• ¿Cuánta sobre carga se está causando?

¿Qué si solo se obtienen 100 muestras?

• ¿Qué sucede si se muestrea después de un evento?

• ¿Se está obteniendo un buen perfil?

Aproximadamente 1,000 muestras por segundo es un buen balance entre significativo y sobrecargaAproximadamente 1,000 muestras por segundo es un buen balance entre significativo y sobrecarga

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Objetivo: 1,000 Muestras Por Segundo

¿Cuál es la muestra después de valor por ciclo de reloj?

• Depende de la velocidad del reloj de CPU

• RESPUESTA: La velocidad de reloj del CPU en KHz• Si la velocidad de reloj del CPU = 1,400,000,000 Hz• Muestrear después de 1,400,000 ciclos

¿Qué es la muestra después de un valor de fallos de caché L2?

• Depende en que tan frecuente hay un fallo en la caché L2• ¿Definición circular? ¿No es lo que se está tratando de determinar?

• Haz una estimación inteligente• ¿Más o menos frecuente que los ciclos de reloj?• ¿10 veces? ¿100 veces? ¿1000 veces?

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Calibración

Establecer el muestreo después de un valor para obtener un número de muestras razonable.• ~1000 muestras por segundo por CPU lógico

Requieres que la carga de trabajo sea ejecutada dos veces

Calibración Manual:• Quita la marca de Calibrate Sample After

• Encontrada en el diálogo Advanced Activity Configuration

• Inicia con el valor por default o una estimación

• Ejecuta una prueba

• Modifica la muestra después del valor y vuelve a probar

• Trata de obtener aproximadamente 1000 muestras por segundo por CPU lógico

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Muestreo a Través del Tiempo

Muestra como distribuciones de las muestras cambian a través del tiempo por proceso, hilo, o módulo

Acercamiento en regiones de tiempo

Útil para:

• Identificar características de rendimiento variables en el tiempo

• Entender el comportamiento de los hilos

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Muestreo Sobre el Tiempo

Colecta los datos del muestreo

Selecciona elementos de interés desde el proceso, hilo o módulos

Presiona

Selecciona la región de interés

Presiona

Presiona para ver histograma del proceso/hilo/direcciones para una región de tiempo

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Actividad 2: Muestreo en el Tiempo

Aprender como usar la vista de Muestreo Sobre el Tiempo

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Perfil de Gráfico de Llamadas

Rastrea la entrada de la función y puntos de salida del código durante la ejecución

Usa instrumentación binaria

Usas esos datos para determinar el flujo del programa, funciones críticas y secuencias de llamadas a subrutinas

No cualquier sistema: Solo perfila códigos en la ruta de llamadas de la aplicación en Ring 3

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¿Qué se puede perfilar?

Aplicaciones Win32

Stand-alone Win32* DLLs

Stand-alone COM+ DLLs

Aplicaciones Java

Aplicaciones .NET*

Aplicaciones ASP.NET

Aplicaciones Linux32*

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Vista del Gráfico de Llamadas

Las líneas rojas muestran la ruta crítica. La ruta crítica es la ruta de llamadas que más tiempo consume. Basada en el parámetro “self time”.

Las líneas rojas muestran la ruta crítica. La ruta crítica es la ruta de llamadas que más tiempo consume. Basada en el parámetro “self time”.

Los nodos en naranja indican funciones con el mayor “self time”.

Los nodos en naranja indican funciones con el mayor “self time”.

Filtrado por “self time”Filtrado por “self time”

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Ventana del Gáfico de Llamadas

Usa la ventana de navegación del gráfico para ver el gráfico de llamadas completo.

Usa la ventana de navegación del gráfico para ver el gráfico de llamadas completo.

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Aquí Intercambia entre lista de llamadas y vista del gráfico de llamadas.

Aquí Intercambia entre lista de llamadas y vista del gráfico de llamadas.

Gráfico de Llamadas Vista de Lista de Llamadas

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Métricas del Gráfico de Llamadas (Call Graph)

Métrica de Rendimiento

Descripción

Self Time Tiempo total en una función, excluyendo el tiempo gastado en sus hijos (incluye tiempo de espera)

Total Time Tiempo medido desde que inicia una función hasta que sale de la función

Total Wait Time Tiempo gastado en una función y su hijo cuando el hilo se bloquea

Wait Time Tiempo gastado en una función cuando el hilo se bloquea (excluye el tiempo bloqueado en su hijo)

Calls Número de veces que se llama la función

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Actividad 3: Gráfico de Llamadas

Encuentra el hotspot en el programa gzip usando el gráfico de llamadas.

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Muestreo Versus Gráfico de Llamadas

Muestreo Gráfico de Llamadas

Menor Sobrecarga Mayor Sobrecarga

Todo el Sistema En el árbol de llamadas de la aplicación solo Ring 3

Histograma de direcciones de todo el sistema

Muestra nivel de jerarquía de funciones con contadores de llamadas, tiempos y ruta crítica

Para niveles de detalles de función, debe tener información de debug

Debe re-encadenar con el parámetro /fixed:no, no hace la instrumentación de manera automática

El muestreo puede basarse en el tiempo y otros eventos del procesador

Los resultados se basan en el tiempo.

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Aplicaciones Java* y .NET*

Proveen datos de rendimiento para código administrado y código no administrado

Da una idea de cómo llamadas de código administrado se traducen en llamadas Win32 *

Usa API de perfiles de código administrado e instrumentación binaria

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Lo Básico del Analizador de Rendimiento VTune™ Lo Qué se ha Cubierto

Se pueden usar los diferentes perfiladores en el analizador Vtune para entender diferentes aspectos del rendimiento de una aplicación.

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Diapositivas Adicionales

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Counter Monitor Tracks Operating System Counter Monitor Tracks Operating System Counters Over TimeCounters Over Time

Counter Monitor Tracks Operating System Counter Monitor Tracks Operating System Counters Over TimeCounters Over Time

VTune™ Analyzer Features and Usage Models

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The Tuning Assistant Provides Tuning Advice The Tuning Assistant Provides Tuning Advice Based on Performance DataBased on Performance Data

The Tuning Assistant Provides Tuning Advice The Tuning Assistant Provides Tuning Advice Based on Performance DataBased on Performance Data

VTune™ Analyzer Features and Usage Models

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Intel® Tuning Assistant

Identifies bottlenecks in:

• Pentium® 4, Pentium M®, Itanium® 2, and Pentium® III processors.

Uses EBS and Counter Monitor data.

Shows scaling differences between different runs.

Code Coach is still available but is not enabled by default.

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VTune™ analyzer automatically selects events in the Sampling wizard.

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For more detail, click hyperlink.


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Lab Activity 3: Getting Tuning Advice

Learn how to get processor-specific tuning advice

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Windows* Command Line Interface

Collect sampling data from the command line.

Useful for integrating performance data collection into your automated regression testing.

View the data in the VTune™ Performance Analyzer or export as ASCII text.

Invoke by typing “vtl” at the command line.

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Windows* Command Line Interface

Creates hidden project structure

To create an activity: vtl create [activity name] + options

To run an activity: vtl run [activity name]

To view activities type: vtl show

To view results of a particular activity type: vtl view [activityname::result] [options]

To delete the entire project: vtl delete –all

To delete a specific activity: vtl delete <activity name>

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Windows* Command Line Interface Examples

Sample on clockticks and instructions retired and launch app matrix.exe:

vtl activity a1 –c sampling –app matrix.exe run

See the clocktick hotspots in matrix.exe:

vtl view a1::r1 –hf –mn matrix.exe

See the number of samples in each module system wide:

vtl a1::r1 view –modules

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Windows* Command Line Interface Help

For general command line arguments: vtl –help

For sampling command line arguments and events:

vtl –help –c sampling

For in depth help and examples go to: Start->Programs->Intel® VTune™ Performance Analyzer->Help for the Command Line

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Lab Activity 4:Using the Windows* Command Line Interface

Learn how to collect sampling data from the command line

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Call Graph Advanced Configuration

Set instrumentation levels.

• Helps control overhead

Select which functions are instrumented.

• Helps control overhead

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Call Graph Advanced Options

This is the instrumented module status grid.

This is the instrumented module status grid.

Click here to set module instrumentation levels.

Click here to set module instrumentation levels.

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Instrumentation Levels

Instrumentation Level Description Debug Info Required?

All Functions Every function in the module is instrumented.

Yes

Custom You can specify which functions are instrumented

Yes

Export Every function in the module’s export table is instrumented.

No

Minimal The module is instrumented but no data is collected for it.

No

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More Advanced Call Graph Options

Cache directory locationCache directory location

This is useful for long runs and very large applications. If you do not set this, the machine might run low on memory.

This is useful for long runs and very large applications. If you do not set this, the machine might run low on memory.

Allow call graph to instrument COM interfaces.

Allow call graph to instrument COM interfaces.

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Function Selection

Click here to enable or disable instrumentation for a particular function.

Click here to enable or disable instrumentation for a particular function.

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Use Sampling and Call Graph Together

Use sampling to find which functions have hotspots.

Use call graph to find out who is calling these functions.

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Lab Activity 6:Using Sampling and Call Graph Together

Optimize an application (linpack) using sampling and call graph

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Sampling and Call Graph Have Different Hotspots?

Self time includes blocked time.

Event-based sampling (EBS) and time-based sampling (TBS) do not include blocked time in functions (this usually appears in processor.sys).

Hotspots should be the same for self time – wait time (this is non-blocked self time).

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What Counter Monitor Does

Collects hardware and software performance counter data

• Windows* Perfmon* counters

• Performance DLL SDK

Correlate counter data with sampling data

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Performance DLL SDK

SDK for creating custom performance counters that can be used by counter monitor

Example: performance counter that measures the transactions per second for a server application

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Monitor Window

Click to highlight different counter data in the graph.

Click to highlight different counter data in the graph.

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To Correlate Sampling Data

Click the highlight icon and highlight a time slice by dragging over the graph from left to right.

Click on the drill icon.

You should now see the sampling data for that time slice.

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Lab Activity 7: Counter Monitor

Use counter monitor to analyze gzip

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Trigger API

Allows you to create your own mechanism to programmatically trigger performance counter data collection

Example: collect counter monitor data every time a frame is rendered

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