近年来，随着计算机硬件的快速发展和应用程序的日益复杂，性能优化成为了软件开发过程中不可忽视的重要环节。为了有效地提高应用程序的性能，我们需要一些先进的性能分析工具来检测和分析应用程序的性能瓶颈。而在这些性能分析工具中，oprofile是一款非常重要且广泛使用的工具。

本文将对oprofile性能分析工具的使用和优化技巧进行深入介绍，以帮助开发人员更好地掌握该工具的使用。

一、oprofile是什么？

oprofile是一款用于 Linux 系统的系统和应用程序性能分析工具，它可以通过对系统性能数据进行采样和分析来检测应用程序的性能瓶颈。与其他性能分析工具相比，oprofile的性能分析准确率更高，并且支持多种架构的平台。

二、安装oprofile

在使用oprofile之前，需要先安装oprofile软件包。在大多数Linux发行版中，oprofile可以通过系统自带的软件包管理器进行安装。

在CentOS中，可以通过以下命令安装oprofile：

```

yum install oprofile

```

在Ubuntu中，可以通过以下命令安装oprofile：

```

apt-get install oprofile

```

安装完成后，可以通过以下命令来验证oprofile是否已安装成功：

```

oprofiled --version

```

三、使用oprofile

1.启动oprofile daemon

在使用oprofile之前，必须首先启动oprofile守护进程。在终端中使用 sudo 命令执行以下命令：

```

sudo opcontrol --start

```

此命令将启动守护进程，它将采集系统中的性能数据。

2.设置oprofile参数

在启动oprofile守护进程后，需要设置采样参数，以控制oprofile的采样行为。这样可以确保oprofile采样数据的准确性和可视化程度。

设置oprofile参数的命令格式如下：

```

sudo opcontrol --setup[=arg]

```

其中，arg参数是可选的，并且它包括以下选项：

- none ：默认选项，不进行采样，并且忽略其他选项设置。

- timer ：设置定时器计数器采样。

- cpu ：为每个CPU核心上的选定事件进行采样。

- manual：手动采样，采样代码只是在opcontrol --dump和opreport使用时，

opcontrol --dump表示对采样数据进行持久化输出，

而opreport则将采样数据转化为可以读取的形式。

例如，在下面的例子中我们设置参数进行CPU级样本收集：

```

sudo opcontrol --setup --event=CPU_CLK_UNHALTED:100000:0:1:1

```

此命令将设置CPU时钟未挂起事件的采样间隔为100,000个周期，并使oprofile仅在单个CPU内核上进行采样，以便获取更准确的数据。

3.启动oprofile采样

设置采集参数后，可以使用以下命令启动oprofile采样：

```

sudo opcontrol --start

```

该命令将启动oprofile守护进程，并开始在系统中进行采样。

4.停止oprofile采样

在对应用程序进行足够的采样后，可以使用以下命令停止oprofile采样：

```

sudo opcontrol --shutdown

```

该命令将停止oprofile守护进程，并停止在系统中进行采样。

5.生成oprofile报告

当oprofile采样停止后，可以使用以下命令生成oprofile报告：

```

sudo opreport

```

该命令将把采样数据转换成可视化的报告，并提供有关应用程序性能状况的详细信息。

四、oprofile优化技巧

除了基本的oprofile使用，还有一些优化技巧可以帮助开发人员更好地使用oprofile。

1.设置优化级别

在使用oprofile进行性能分析时，可以设置相应的优化级别。优化级别通常控制着oprofile采集数据的详细程度，以及生成报告的详细信息。

- none ：默认值，不进行任何优化。

- low：低优化级别。生成的报告很简单，适用于快速调试问题。

- medium：中等优化级别。生成的报告更详细，可以用于深入分析。

- high：高优化级别。生成的报告异常详细，需要更多的时间和存储空间。

设置优化级别的命令如下：

```

sudo opcontrol --setup --vmlinux=/boot/vmlinuz-`uname -r` \

--separate=library \

--no-vmlinux \

--session-dir=/var/lib/oprofile \

--verbose=1

```

其中，--verbose 参数控制优化级别，将其设置为 0 将生成精简的报告，将其设置为 1 将生成中等详细度的报告，将其设置为 2 将生成高度详细的报告，但需要更多时间和存储空间。

2.避免“亚采样”

应用程序可能仅在一小部分时间内达到峰值负载，此时oprofile所采集的数据点可能过少，且不足以确定性能瓶颈的原因。为了避免这种情况，我们可以增加采样点的数量，以便收集更多的处理器数据。

```

sudo opcontrol --stop

sudo opcontrol --setup --vmlinux=/boot/vmlinuz-`uname -r` \

--separate=library \

--no-vmlinux \

--session-dir=/var/lib/oprofile \

--verbose=2 \

--sample-rate=80000

sudo opcontrol --start

```

上面的代码会将采样间隔从 100000 减小到 80000，因此opcontrol至少采集更多的数据，并提供更准确的性能测量结果。

3.采集详细函数

默认情况下，oprofile的数据输出将给出程序中每个函数的采样计数（sample count），但是，由于它是当前的级别，因此并不算精细。我们可以启用oprofile的解码功能，以查看详细的性能数据。

使用以下命令来生成详细信息的oprofile报告：

```

sudo opreport --demangle

```

该命令使用“demangle”功能，从操作系统调用字符串转换为易读的函数名称，以便更好地查看性能瓶颈。

总结

本文对oprofile这一性能测试工具进行了详细介绍，并提供了一些优化技巧，以帮助开发人员在日常工作中更好地使用该工具。但需要注意：当在Linux应用程序中使用性能分析工具时，请将其用于分析目的，并在测试结束后将其关闭以确保应用程序的正常运行。在使用性能分析工具时，请谨慎使用，并始终进行详细的数据分析。