性能测试工具VTune的功能和用法介绍

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                                                此文章已于 14:36:10 2018/1/19 发布到 WY_stutdy的博客
性能测试工具VTune的功能和用法介绍  

• VTune介绍
  VTune可视化性能分析器（Intel VTune Performance Analyzer）是一个用于分析和优化程序性能的工具，作为Intel为开发者提供的专门针对寻找软硬件性能瓶颈的一款分析工具，它能确定程序的热点（hotspot），找到导致性能不理想的原因，从而让开发者据此对程序进行优化。
  VTune性能分析器能通过以下的手段发现和定位程序中的性能问题：
     从当前系统中收集性能数据；
     从系统到源代码不同的层次上，以不同的互动形式来组织和展示数据；
     发现潜在的性能问题，并提出改进措施。
  
• VTune的下载和安装
  VTune的下载和安装比较繁琐，下面简单介绍VTune软件的下载过程和在Linux环境下的安装过程。
  2.1 VTune的下载
  VTune的正式版的价格很贵，可以选择下载试用版——下载链接。下载试用版本需要注册账号，可以获得31天的免费试用。注册完成之后，注册邮箱里会收到一封邮件，其中包含软件的下载链接和注册码。
  点击邮箱里的下载链接，选择“Linux系统产品”并选择自己想要下载的软件版本号，本文档以“vtune_amplifier_xe_2013_update17.tar.gz”软件版本号为例。
  2.2 VTune的安装
  将下载的软件安装包移动到Linux系统上，解压安装包：
  tar zxvf vtune_amplifier_xe_2013_update17.tar.gz
  进入解压后的文件夹，执行“install.sh”脚本，全部按照默认设置，根据安装向导安装即可。
  安装完成后，需要先执行VTune安装成功后得到的文件：
  source /home/…/intel/vtune_amplifier_xe_2017.1.0.486011/amplxe-vars.sh
  如图 2.1所示，使用“amplxe-gui”命令启动VTune软件。
  
  图 2.1  VTune启动命令
• VTune的使用
  在Linux环境中，启动VTune性能分析器，如图 3.1所示，点击新建工程按钮，新建一个性能分析工程。
  
  图 3.1  新建工程
  如图 3.2所示，选择要分析的目标文件，并填写分析的文件的执行参数。
  
  图 3.2  目标文件选择
  如图 3.3所示，选中目标工程，右击，可以新建目标文件的分析类型。
  
  图 3.3  新建分析类型
  如图 3.4所示，英特尔VTune性能分析器，可以分析的性能类型有：“Algorithm Analysis”、“Microarchitecture Analysis”、“Knights Corner Platform Analysis”和“Custom Analysis”四大类。
  
  图 3.4  VTune分析类型
  如图 3.5所示，“Algorithm Analysis（算法分析）”是运用最广泛的分析类型。它包含“Basic Hotspots（基础热点）”、“Advanced Hotspots（高级热点）”、“Concurrency（并发）”和“Locks and Waits（资源锁和等待）”四种子分析类型。下面详细介绍“Basic Hotspots（基础热点）”的使用。
  
  图 3.5  算法分析子类
  
• （Basic Hotspots）基础性能热点分析
  如图 4.1所示，按照第3章节，选择要分析的目标程序，选择算法分析里的基础性能热点分析。设置CPU的采样间隔时间，点击右上角的“Start”按钮开始分析目标程序。
  
  图 4.1  基础性能分析的建立（Basic Hotspots）
  如图 4.2所示，点击开始分析数据后，VTune就开始运行目标程序，并收集相关的性能数据，当收集完成之后，需要手动停止数据的收集。
  
  图 4.2  停止收集数据（Basic Hotspots）
  如图 4.3所示，停止数据分析后，可以获得8类数据，分别为“Analysis Target”、“Analysis Type”、“Collection Log”、“Summary”、“Bottom-up”、“Caller/Callee”、“Top-down Tree”和“Tasks and Frames”。其中“Analysis Target”、“Analysis Type”和“Collection Log”三类数据，不做过多分析。主要分析其他几类数据所包含的内容。
  
  图 4.3  收集的数据分类（Basic Hotspots）
  4.1 Summary
  如图 4.4所示，Summary主要分析的数据有：“Elapsed Time（经过的总时间）”、“Top Hotspots（高热点部分）”、“CPU Usage Histogram（CPU使用直方图）”和“Collection and Platform Info（收集信息和平台信息）”。
  
  图 4.4  Summary的数据展示（Basic Hotspots）
  如图 4.5所示，Elapsed Time信息，主要有总线程数量、开销时间（花费在同步和线程库函数的时间）、自旋时间（CPU等待其它同步资源处理的自旋等待时间）、CPU时间（CPU运行程序所花费的总时间）和暂停时间。
  
  图 4.5  Elapsed Time（Basic Hotspots）
  如图 4.6所示，Top Hotspots信息，会列举VTune分析的程序里的活跃度最高（最耗时）的部分，例如：自旋锁、函数等。
  
  图 4.6  Top Hotspots（Basic Hotspots）
  如图 4.7所示，CPU Usage Histogram信息，显示CPU使用直方图。
  
  图 4.7  CPU Usage Histogram（Basic Hotspots）
  如图 4.8所示，Collection and Platform Info信息，包含了应用程序命令行、操作系统、CPU等信息。
  
  图 4.8  Collection and Platform info（Basic Hotspots）
  4.2 Bottom-up
  如图 4.9所示，Bottom-up可以查看函数/模块/线程调用时间的耗费，主要分析的数据有：进程、线程、模块、函数和调用的堆栈信息。可以显示程序的进程、线程号，函数的开始地址，CPU开销时间，CPU自旋时间等信息。
  
  图 4.9  Bottom-up（Basic Hotspots）
  4.3 Caller/Callee
  如图 4.10所示，Caller/Callee主要分析的数据有：CPU总利用时间、各个函数自我利用时间、各个函数的自我开销时间、各个函数的调用者和被调用者等。
  
  图 4.10  Caller/Callee（Basic Hotspots）
  4.4 Top-down Tree
  如图 4.11所示，Top-down Tree是以树形结构展示每个调用所花费的时间及占比，可以从时间花费最多的地方往下一层一层的展开，找到关键函数分析其性能。其分析的内容和Caller/Callee基本相同。
  
  图 4.11  Top-down Tree（Basic Hotspots）
  4.5 Tasks and Frames
  如图 4.12所示，Tasks and Frames主要以直方图的形式详细展示了程序的分析时间、CPU使用时间以及进程和各个线程的运行时间。
  
  图 4.12  Tasks and Frames（Basic Hotspots）
  
• 总结
  VTune可以帮助用户定位程序中的“热点”，所谓的“热点”就是程序中花费执行时间最长的代码段。VTune性能分析器能够收集应用程序和系统上的性能数据，然后以图形和表格的形式显示出来。从这些显示的数据中，用户能够分析应用程序的性能，从而知道程序中哪个部分执行的慢，为什么执行的慢。
  
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