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Sun Studio 12: パフォーマンスアナライザ

時間ベースのプロファイリング

時間ベースのプロファイリングのイベント固有のデータは、プロファイル間隔カウント値からなる配列で構成されています。Solaris OS の場合は、間隔カウンタが提供されます。プロファイル間隔の最後で適切な間隔カウンタが 1 増分され、別のプロファイル信号がスケジューリングされます。この配列が記録され、リセットされるのは、Solaris LWP スレッドが CPU ユーザーモードに入った場合だけです。配列のリセット時には、ユーザー CPU 状態の配列要素が 1 に設定され、ほかの全状態の配列要素が 0 に設定されます。配列データが記録されるのは、配列がリセットされる前にユーザーモードに入るときです。したがって、配列には、Solaris LWP ごとにカーネルが保持する 10 個のマイクロステートのそれぞれについて、ユーザーモードに前回入って以降の各マイクロステートのカウントの累計値が含まれます。Linux OS ではマイクロステートは存在せず、利用できる間隔カウンタはユーザー CPU 時間だけです。

呼び出しスタックは、データと同時に記録されます。プロファイル間隔の最後で Solaris LWP がユーザーモードでない場合は、LWP またはスレッドが再びユーザーモードになるまで、呼び出しスタックの内容は変わりません。すなわち、呼び出しスタックには、各プロファイル間隔の最後のプログラムカウンタの位置が常に正確に記録されます。

表 7–2 に、各マイクロステートとメトリックの、Solaris OS における対応関係をまとめます。

表 7–2 カーネルのマイクロステートとメトリックの対応関係

カーネルのマイクロステート 

内容の説明 

メトリック名 

LMS_USER

ユーザーモードで動作 

ユーザー CPU 時間 

LMS_SYSTEM

システムコールまたはページフォルトで動作 

システム CPU 時間 

LMS_TRAP

上記以外のトラップで動作 

システム CPU 時間 

LMS_TFAULT

ユーザーテキストページフォルトでスリープ 

テキストページフォルト時間 

LMS_DFAULT

ユーザーデータページフォルトでスリープ 

データページフォルト時間 

LMS_KFAULT

カーネルページフォルトでスリープ 

ほかの待ち時間 

LMS_USER_LOCK

ユーザーモードロック待ちのスリープ 

ユーザーロック時間 

LMS_SLEEP

ほかの理由によるスリープ 

ほかの待ち時間 

LMS_STOPPED

停止 (/proc、ジョブ制御、lwp_stop のいずれか)

ほかの待ち時間 

LMS_WAIT_CPU

CPU 待ち 

CPU 待ち時間 

タイミングメトリックの精度

タイミングデータは統計データとして収集されます。 このため、ほかの統計的な標本収集手法と同様に、あらゆる誤差の影響を受けます。プログラムの実行時間が非常に短い場合は、少数のプロファイルパケットしか記録されず、多くのリソースを消費するプログラム部分が、呼び出しスタックに反映されないことがあります。このため、目的の関数またはソース行について数百のプロファイルパケットを蓄積するのに十分な時間または十分な回数に渡って、プログラムを実行するようにしてください。

統計的な標本収集の誤差のほかに、データの収集・関連付け方法、システムにおけるプログラムの実行の進み具合を原因とする誤差もあります。次に示す環境などでは、タイミングメトリックでデータに不正確さやひずみが生じる可能性があります。

これらの不正確さのほかにも、データ収集処理そのものが原因でタイミングメトリックが不正確になります。記録はプロファイルシグナルによって開始されるため、プロファイルパケットの記録に費やされた時間が、プログラムのメトリックに反映されることはありません。これは、相関関係の別の例です。記録に費やされたユーザー CPU 時間は、記録されるあらゆるマイクロステート値に配分されます。この結果、ユーザー CPU 時間のメトリックが実際より小さくなり、その他のメトリックが実際より大きくなります。デフォルトのプロファイル間隔の場合、一般に、データの記録に費やされる時間は CPU 時間の 2、3% 未満です。

タイミングメトリックの比較

時間ベースの実験のプロファイリングで得られたタイミングメトリックと、その他の方法で得られた時間を比較する場合は、次の点に注意する必要があります。

シングルスレッドアプリケーションの場合、通常 1 つのプロセスについて記録された Solaris LWP または Linux スレッド合計時間は、同じプロセスについて gethrtime(3C) によって返される値と比較すると、数十分の 1 パーセントの精度になります。CPU 時間の場合は、同じプロセスについて gethrvtime(3C) によって返される値と比較して、数パーセント程度異なることがあります。負荷が大きい場合は、差がさらに大きくなることがあります。ただし、CPU 時間の差は規則的なひずみを表すものではなく、関数、ソース行などについて報告される相対時間に大きなひずみはありません。

Solaris OS の非結合スレッドを使用するマルチスレッドアプリケーションの場合、gethrvtime() によって返される値の差が無意味であることがあります。これは、gethrvtime() は LWP について値を返し、スレッドは LWP ごとに異なることがあるからです。

パフォーマンスアナライザの報告する LWP 時間が、vmstat の報告する時間とかなり異なることがあります。 これは、vmstat が CPU 全体にまたがって集計した時間を報告するためです。たとえば、ターゲットプロセスの LWP 数が、そのプロセスが動作するシステムの CPU 数よりも多い場合、アナライザは、vmstat が報告する時間よりもずっと長い待ち時間を報告します。

パフォーマンスアナライザの「統計」タブと er_print 統計ディスプレイに表示されるマイクロステート時間値は、プロセスファイルシステムの /proc 使用報告に基づいており、この報告には、マイクロステートで費やされる時間が高い精度で記録されます。詳細は、proc (4) のマニュアルページを参照してください。これらのタイミング値と <合計> 関数 (プログラム全体を表す) のメトリックを比較することによって、集計されたタイミングメトリックのおおよその精度を知ることができます。ただし、「統計」タブに表示される値には、<合計> の時間メトリック値に含まれないその他の寄与要素が含まれることがあります。その原因は、データ収集が一時停止される期間によるものです。

ユーザー CPU 時間とハードウェアカウンタサイクル時間は異なります。なぜなら、ハードウェアカウンタは、CPU モードがシステムモードへ切り替えられたときにオフにされるからです。詳細は、「トラップ」を参照してください。