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OProfile可以帮助用户识别诸如模块的占用时间、循环的展开、高速缓存的使用率低、低效的类型转换和冗余作、错误预测转移等问题。它收集有关处理器事件的信息，其中包括TLB的故障、停机、存储器访谈橡滑问以及缓存命中和未命中的指令的攫取数量。
OProfile支持两种采样方式:基于事件的采样（Event Based）和基于时间的采样（Time Based)。基于事件的采样是OProfile只记录特定事件（比如L2缓存未命中）的发生次数，当达到用户设定的定值时Oprofile就记录一下〈采一个样）。这种方式需要CPU内部有能计数器(Performace Counter）。基于时间的采样是OProfile借助OS时钟中断的机制，在每个时钟中断，OProfile都会记录一次（采一次样）。引入它的目的在于，提供对没有能计数器的CPU的支持，其精度相对于基于事件的采样要低，因为要借助OS时钟中断的支持，对于禁用中断的代码，OProfile不能对其进行分析。OProfile在Linux上分两部分，一个是内核模块（oprofile.ko)，另一个是用户空间的守护进程( oprofiled)。前者负责访问能计数器或者注册基于时间采样的函数，并将采样值置于内核的缓冲区内。后者在后如蠢台运行，负责从内核空间收集数据，写入文件。其运行步骤如下：1）初始化opcontrol--init 2）配置opcontrol--setup--event=... 3）启动opcontrol--start 4）运行待分析的程序xxx 5）取出数据 6）分析结果opreport-1.x
用GNU gprof可以打印出程序运行中各个函数消耗的时间，以帮助程序员找出众多函数中耗时最多的函数;还可产生程序运行时的函数调用关系，包括调用次数，以帮助程序员分析程序的运行流程。GNU gprof的实现原理:在编译和链接程序的时候（使用-pg编译和链接选项），gcc在应用程序的每个函数中都加入名为mcount (_mcount或_mcount，依赖于编译器或作系统）的函数，也就是说应用程序里的每一个函数都会调用mcount，而mcount会在内存中保存一张函数调用图，并通过函数调用堆栈的形式查找子函数和父函数的地址。这张调用图也保存了所有含腊与函数相关的调用时间、调用次数等的所有信息。
一. Oprofile简介
Profiling是对不同能特征的数据的形式化总结或分析，它通常以图形和表的形式出现。它提供为特定的处理器事件收集的采样百分数或敬源数 量，比如cace miss rate、TLB miss rate等等。一般来说，主要目的是为了找出软件中的能瓶颈，然后有针对的优化以提升软件的整体能。
Oprofile 是用于 Linux 的若干种评测和能监控工具中的一种。它可以工作在不同的体系结构上，包括ARM, PowerPC, MIPS, IA32, IA64 和 AMD Atlon等等。它的开销很小，从Linux 2.6 版起，它被包含进了Linux内核中。
Oprofile可以收集有关处理器事件的信息，帮助用户识别诸如循环的展开、cace的使用率低、低效的类型转换和冗余作、错误预测转移 等问题。Oprofile是一种细粒度的工具，可以为指令集或者为函数、系统调用或中断处理例程收集采样。Oprofile 通过取样来工作。使用收集到的评测数据，用户可以很容易地找出裤稿稿能问题。
通过监察CPU的ardware events，oprofile可以在运行状态下对整个Linux系统进行profiling。Profiling的对象可以是Linux kernel (包括modules和interrupt andlers), sared libraries或者应用程序。
从0.9.8版本开始，oprofile支持Perf_events profiling mode模式。应用程序operf被用来控制profiling过程;而在legacy mode下，是通过opcontrol脚本和oprofiled daemon来完成的。Operf不再象legacy mode那样需要OProfile kernel driver，它直接和Linux Kernel Performance Events Subsystem打交道。使用operf，就可以用普通用户的身份来profiling用户的应用程序了，当然如果需要对整个系统来profiling 的时候还是需要root权限的。
如果硬件不支持OProfile使用performance counters，OProfile就只能工作在Timer Mode下了。Timer Mode只能在legacy profiling mode下使用，即只能通过opcontrol脚本来控制。
Oprofile的website为：
可以支持的处理器的ardware event类型：
对于Zynq-7000来说，- events.pp 列出了ARM Cortex-A9内核PMU(Performance Monitor Unit)所支持的所有ardware event种类，可以看出oprofile可以支持很多深入处理器内部的分析。
提供了一些oprofile生成的结果，可以方便开发者在开始使用之前了解oprofile能够做到哪些事情。
Oprofile的详细使用文档：
Oprofile的优势：
? 比较低的运行开销
? 对被profiling的对象影响很小
? 可以profiling中断服务程序(interrupt andlers)
? 可以profiling应用程序胡孝和sared libraries
? 可以profiling dynamically compiled (JIT) code
? 可以对整个系统做profiling
? 可以观察CPU内部的细节，例如cace miss rate
? 可以多源代码做annotation
? 可以支持instruction-level的profiling
? 可以生成call-grap profiles
不过OProfile也不是万能的，它也有自己的局限：
? 只能在x86, ARM, 和PowerPC架构上生成call grap profiles
? 不支持100%精确的instruction-level profiling
? 对dynamically compiled (JIT) code profiling的支持还不完善。
无论如何，Oprofile的功能都比gprof要强很多，代价是配置起来会比较麻烦。
二. 编译Oprofile
首先最好在Linux kernel里面选中Oprofile driver，以获得全面的支持。
下载Linux kernel Source：从 可以下载到Xilinx提供的验证好的内核。如果不方便使用Linux下的git工具，可以单击页面上的releases找到相应的版本下载tar ball。下载的时候最好选tar.gz格式的，而不是zip格式的，因为后者在处理symbol link的时候有可能会出问题。
因为笔者使用的是Xilinx Linux pre-built 14.7，所以这里下载的是linux-xlnx-xilinx-v14.7.tar.gz
解压缩后，用以下命令调出Linux kernel的配置界面：
export ARCH=arm
export CROSS_COMPILE=arm-xilinx-linux-gnuea-
make xilinx_zynq_defconfig
make xconfig 或者make menuconfig
在配置界面上将以下两项勾上：
General setup ---
[*] Profiling support
* OProfile system profiling
然后make uImage即可生成新的uImage，用来替换Xilinx Linux pre-built 14.7中的Linux kernel image。同时我们也需要vmlinux来检查profiling的结果。
Oprofile需要popt, bfd, liberty库，要在嵌入式单板上使用这些库，需要手工完成交叉编译。
针对popt 1.7，用以下命令完成编译：
./configure --prefix=/ome/wave/xilinx/oprofileprj/rootfs --ost=arm-xilinx-linux-gnuea --wit-kernel-support --disable-nls make make install
针对nutils 2.24，用以下命令完成编译：
./configure --ost=arm-xilinx-linux-gnuea --prefix=/ome/wave/xilinx/oprofileprj/rootfs --enable-install-libbfd --enable-install-liberty --enable-sared make make install
不过--enable-install-liberty没有效果，所以需要手工把liberty.a和liberty.拷贝到相应的位置。
针对oprofile 0.9.9，用以下命令完成编译：
./configure --ost=arm-xilinx-linux-gnuea --prefix=/ome/wave/xilinx/oprofileprj/rootfs --wit-kernel-support --wit-nutils=/ome/wave/xilinx/oprofileprj/rootfs make make install
配置过程结束后可能会有以下提示，因为没有打算用GUI和profile JITed code，所以直接忽视之。
config.status: executing libtool commands
Warning: QT version 3 was requested but not found. No GUI will be built.
Warning: Te user account "oprofile:oprofile" does not exist on te system.
To profile JITed code, tis special user account must exist.
Please ask your system administrator to add te following user and group:
user name : "oprofile"
group name: "oprofile"
Te "oprofile" group must be te default group for te "oprofile" user.
将编译完成的uImage，vmlinux，oprofile nary，重新编译的没有-pg的libjpeg nary以及tool cain的libc打包放到SD卡中，准备在ZC706开发板上尝试profile djpeg。
三. 运行Oprofile
正常启动嵌入式Linux后，在开发板的console上一次输入以下命令：
mount /dev/mmcblk0p1 /mnt
mkdir -p /ome/root/work
cd /ome/root/work
tar zxvf /mnt/jpeg-n-nopg.tar.gz
cd jpeg-n/n
cp /mnt/park-2880x1800.jpg .
export LD_LIBRARY_PATH=/ome/root/work/jpeg-n/lib
cd /ome/root/work
tar zxvf /mnt/rootfs.tar.gz
cd rootfs
cown root:root -R *
cp -R n/* /usr/n
cp -R lib/* /lib
cp /n/wic /usr/n
cp /n/dirname /usr/n
mkdir -p /ome/wave/xilinx/oprofileprj/rootfs/sare
cp -R ./rootfs/* /ome/wave/xilinx/oprofileprj/rootfs
cd /ome/root/work
tar zxvf /mnt/libc.tar.gz
cp ./lib/libstdc*.* /lib
mkdir -p /ome/wave/xilinx/libjpeg
cd /ome/wave/xilinx/libjpeg
tar zxvf /mnt/jpeg-9.tar.gz
cp /mnt/vmlinux /ome/root/work
cd /ome/root/work/jpeg-n/n
opcontrol --init
opcontrol --vmlinux=/ome/root/work/vmlinux
opcontrol --setup --event=CPU_CYCLES:100000::0:1 --session-dir=/ome/root/
operf --vmlinux /ome/root/work/vmlinux ./djpeg -bmp park-2880x1800.jpg result.bmp
opreport -l ./djpeg
完成这一步后，我们就可以看到profiling的结果了，在笔者的平台上看到的内容的主要部分如下：
root@zynq:~/work/jpeg-n/n# opreport -l ./djpeg
Using /ome/root/work/jpeg-n/n/oprofile_data/samples/ for samples directory.
CPU: ARM Cortex-A9, speed 666667 MHz (estimated)
Counted CPU_CYCLES events (CPU cycle) wit a unit mask of 0x00 (No unit mask) count 100000
samples % image name symbol name
15293 58.6253 libc-2.17.so /lib/libc-2.17.so
2044 7.8356 libjpeg.so.9.0.0 ycc_rgb_convert
1964 7.5289 libjpeg.so.9.0.0 jpeg_idct_16x16
1918 7.3526 libjpeg.so.9.0.0 decode_mcu
1570 6.0186 libjpeg.so.9.0.0 jpeg_idct_islow
1567 6.0071 djpeg finis_output_bmp
528 2.0241 libjpeg.so.9.0.0 jpeg_fill_t_buffer
397 1.5219 djpeg put_pixel_rows
73 0.2798 vmlinux __copy_from_user
70 0.2683 libjpeg.so.9.0.0 decompress_onepass
65 0.2492 libjpeg.so.9.0.0 jpeg_uff_decode
56 0.2147 vmlinux get_page_from_freelist
50 0.1917 vmlinux __memzero
45 0.1725 vmlinux __copy_to_user_std
41 0.1572 vmlinux _raw_spin_unlock_irqrestore
15 0.0575 vmlinux do_page_fault
14 0.0537 vmlinux __generic_file_aio_write
13 0.0498 vmlinux _raw_spin_unlock_irq
11 0.0422 vmlinux free_ot_cold_page
11 0.0422 vmlinux vector_swi
10 0.0383 vmlinux andle_pte_fault
从结果中我们可以看到libjpeg.so.9.0.0, djpeg和vmlinux中的symbol name已经可以被正确的解析出来了，和gprof的结果基本一致。相比gprof，oprofile可以在更大的范围内完成profiling。
我们还可以用以下命令观察源代码中特定行的执行时间，进一步缩小优化的范围，达到事半功倍的效果。
opannotate --source ./djpeg opannotate.txt
四. 小结
通过实验，我们可以看到Oprofile可以提供更丰富的profiling结果，可以更好的帮助开发者找到瓶颈，通过有针对的优化提升软件 能;profiling的结果也可以帮助开发者将能瓶颈代码通过Xilinx HLS工具用硬件加速器来实现，从而为进一步提升整个嵌入式系统的能打开了大门。
使用strace
strace 工具可调查系统调用的情况 有好几种可以使用的方法 其中一种是计算系统调用的时间并打印出来
$ strace cfp $（pidof mysqld）
Process attaced wit treads interrupt to quit
^CProcess detaced
% time seconds usecs/call calls errors syscall
select
futex
read
unlink
write
pread
_llseek
[some lines omitted for brevity]
total
这种用法和oprofile 有点像 但是oprofile 还可以剖析程序的内部符号 而不仅仅是系统调用 另外 strace 拦截系统调用使用的是不同于oprofile 的技术 这会有一些不可预期 开销也更大些 strace 度量时使用的是实际时间 而oprofile 使用的是花费的CPU 周期 举个例子 当I/O 等待出现问题的时候 strace 能将它们显示出来 因为它从诸如read或者pread 这样的系统调用开始计时 直到调用结束 但oprofile 不会告橡宴这样 因为I/O系统调用并不会真正地消耗CPU 周期 而只是等待I/O 完成而已
我们会在需要的时候使用oprofile 因为strace 对像mysqld 这样有大量线程的场景会产生一些副作用 当strace 附加上去后 mysqld 的运行会变得很慢 因此不适合在产品环境中使用 但在某些场景中strace 还是相当有用的 Percona Toolkit 中有一个叫做pt ioprofile 的工具就是使用strace 来生成I/O 活动的剖析报告的 这个工具很有帮助 可以证明或者驳斥某些难以测量的情况下的一些观点 此时袜银其他方法很难达到目的（如果运行的是MySQL 使用Performance Scema 也可以达到目的）
返回目录 高能MySQL
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以上就是小编对oprofile的相关信息分享，希望能对大家有所帮助。
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