वर्चुअल वातावरण में प्रदर्शन जुनून या प्रोफाइलिंग अनुभव

आइए फ्रैंक हो जाएं: अधिकांश डेवलपर्स के लिए एक अक्षम अनुप्रयोग असुविधा का कारण बनता है। कभी-कभी उत्पादकता की खोज प्रकृति में लगभग खेल है, प्रत्यक्ष कर्तव्यों से संबंधित नहीं है। हब पर, हम में से कई के जीवन में, विभिन्न प्रकार की अक्षमताओं पर जीत के कई प्रभावशाली उदाहरण हैं । सामान्य तौर पर, एक अच्छा डेवलपर टूल और प्रोफाइलिंग तकनीकों से परिचित होता है। उसी लेख में, मैं मैक और वीएमवेयर फ्यूजन 5. के लिए समानताएं डेस्कटॉप 9 के आभासी वातावरण में प्रोफाइलिंग प्रक्रिया पर विचार करना चाहूंगा। कट के तहत, परीक्षण मामलों, डिब्रीपिंग और सबसे क्रूर रूप में हाइपरविजर के अंदर का इंतजार कर रहा हूं।

वर्चुअल मशीन के अंदर प्रोफाइलर को चलाने की जरूरत किसे है?

यह पहला प्रश्न है जो इस लेख को पढ़ते समय उत्पन्न हो सकता है। बेशक, सरल उपकरणों की मदद से, आप एक ट्रॉली बस में सफेद (या काली) रोटी की एक पाव बारी कर सकते हैं ... लेकिन वास्तव में, वर्चुअल मशीन के अंदर प्रोफाइलिंग चलाने की आवश्यकता हो सकती है? यह मैक के खुश मालिकों को याद करने का समय है, जो विंडोज या लिनक्स के तहत विकसित करने के लिए बहुत सारी सेवा देते हैं। मैक ओएस, ज़ाहिर है, इस मामले में डेवलपर के लिए कोई बाधा नहीं होगी: VMWareFusion मशीन पर है, और वर्चुअल मशीन के अंदर विजुअल स्टूडियो विंडोज के साथ है, इसलिए सिद्धांत रूप में विकास चल रहा है, और कोई समस्या नहीं है। तब तक जब तक कि आवेदन प्रोफाइलिंग का सवाल नहीं उठता। मुझे लगता है कि आप इंटेल VTune एम्पलीफायर प्रोफाइलर ( यहां उनमें से एक है , उदाहरण के लिए) द्वारा एकत्र किए गए डेटा के आधार पर इंटेल से लेखों की श्रृंखला से परिचित हैं, और यदि नहीं, तो अब समय है। तो वर्चुअल मशीन के अंदर स्थापित VTune'om से लैस, प्रोफाइलिंग के लिए आगे बढ़ें।

वर्चुअल मशीन में प्रोफाइलिंग

तो, वर्चुअल मशीन में VTune एम्पलीफायर स्थापित किया गया है, और स्मृति के साथ काम करने की इष्टतमता के लिए घटक का विश्लेषण करने का निर्णय लिया गया था। विश्लेषण लॉन्च किया गया है, और वॉइला:



कोई परिणाम नहीं। इसका कारण यह है कि अपने काम में प्रोफाइलर हार्डवेयर प्रदर्शन काउंटरों के एक सेट पर निर्भर करता है, जिसे प्रदर्शन निगरानी इकाई के रूप में भी जाना जाता है। प्रत्येक काउंटर को कुछ प्रोसेसर इवेंट (उदाहरण के लिए, प्रोसेसर टिक या कैश मिस) के लिए कॉन्फ़िगर किया जा सकता है, जिसके होने पर यह एक से बढ़ जाता है। सॉफ्टवेयर इंस्ट्रूमेंटेशन की तुलना में काउंटरों का उपयोग करके प्रदर्शन संकेतक एकत्र करने की एक अनूठी विशेषता सूचना की पूर्णता है। आपको न केवल अक्सर निष्पादन योग्य कोड मिलता है, बल्कि ऐसे कोड भी होते हैं, जो उदाहरण के लिए, लगातार कैश मिस करते हैं। काउंटरों के मूल्य को निरंतर मतदान से पहचाना जा सकता है, या जब काउंटर एक निश्चित सीमा मूल्य से अधिक होता है, तो आप इंटरप्ट की पीढ़ी को कॉन्फ़िगर कर सकते हैं। प्रोफाइलर के बीच उत्तरार्द्ध अधिक लोकप्रिय है और एक सरलीकृत कार्य योजना अक्सर इस तरह दिखती है (उस आंकड़े में जो हम सिंगल-कोर प्रोसेसर पर काम करते हैं, और समय के शुरुआती समय में प्रोफाइलर निष्पादित होता है):



काउंटर ओवरफ्लो पर एक बाधा प्राप्त करने के बाद, हम जानेंगे कि काउंटर स्थापित होने के बाद से 0xFF की घटनाएं हुई हैं। उसके बाद, हम प्रोफाइल एप्लीकेशन के इंस्ट्रक्शन पॉइंटर में खुदाई करते हैं, जिस पर रुकावट आई थी, और हम मानते हैं कि इस आईपी द्वारा बताए गए इंस्ट्रक्शन में 0xFF ईवेंट्स का ही कारण है। इसलिए हम आंकड़े इकट्ठा करते हैं।

चीटिंग! यह तथ्य कि घटनाएँ केवल इस एक निर्देश के कारण नहीं हुईं, बल्कि पूरे ब्लॉक द्वारा जो दो व्यवधानों के बीच निष्पादन में थीं, ने चौकस पाठक की निगाहों से बच नहीं पाया। फिर भी, प्रोफाइलिंग के परिणाम दो मुख्य कारणों से अपनी प्रासंगिकता नहीं खोते हैं: पर्याप्त आंकड़ों को प्राप्त करने के लिए दो रुकावटों के बीच की घटनाओं को काफी छोटा चुना जाता है, और नमूना को बढ़ाकर परिणामों को हमेशा बेहतर किया जा सकता है (अब हम प्रोफाइल - अधिक सटीक रूप से, परिणाम)। इसके अलावा, प्रौद्योगिकी सटीक घटना आधारित नमूनाकरण है, जो आपको कुछ घटनाओं पर सटीक आंकड़े एकत्र करने की अनुमति देता है।

वर्चुअल मशीन के अंदर काउंटरों तक पहुंचना संभव नहीं है, जाहिर है, उन तक पहुंच का अनुकरण किया जाना चाहिए (यदि हम सीधे उन तक पहुंच देते हैं, तो अतिथि और मेजबान ऑपरेटिंग सिस्टम एक दूसरे के डेटा को पीस लेंगे, और प्रोफाइलिंग काम नहीं करेगी)। ऊपर वर्णित त्रुटि प्राप्त करने के बाद, हम निष्कर्ष निकालते हैं: पीएमयू VMWare फ्यूजन में वर्चुअलाइज्ड नहीं है। लेख को समाप्त करना संभव होगा, लेकिन ...

VMWare फ्यूजन 5 में वर्चुअलाइजेशन पीएमयू

... यदि आप VMWareFusion 5 के एक खुश मालिक हैं, तो सीपीयू सेटिंग्स में आप बॉक्स "वर्चुअलाइज सीपीयू परफॉर्मेंस काउंटर्स" की जांच कर सकते हैं, जिसके बाद प्रोफाइलर वर्चुअल मशीन के अंदर काम करने में सक्षम हो जाएगा, जो परफॉरमेंस परफॉर्मेंस काउंटरों पर निर्भर करता है।

उस घटक पर विचार करें जिसका विश्लेषण वीएम के अंदर प्रोफाइलर का उपयोग करके किया जाएगा। यह निम्नलिखित का प्रतिनिधित्व करता है: tSaringData प्रकार की एक डेटा संरचना, जिस पर दो धाराएँ संयुक्त रूप से कुछ ऑपरेशन करती हैं। सिंक्रनाइज़ेशन के लिए दो सेमाफोर का उपयोग किया गया था, और धागे बदले में साझा किए गए डेटा को लिखते हैं। इसी समय, तीसरा धागा काम करता है, जो टाइम स्टैम्प काउंटर वैल्यू को पढ़ता है और इसे ऊपर बताए गए ढांचे में भेजता है।

दो वर्कर थ्रेड्स के लिए कोड (nThreadNum थ्रेड नंबर को परिभाषित करता है):

DWORD WINAPI Thread(LPVOID lpParameter) { tThreadParam* pParams = (tThreadParam*)lpParameter; tSharedData* pData = pParams->pSharedData; while( pData->nIsWorking ) { if( pParams->nThreadNum == 1 ) { // First Thread pData->nLastThread = nCurrent; ReleaseSemaphore( pData->hSecondThreadSemaphore,1,NULL ); WaitForSingleObject( pData->hFirstThreadSemaphore, INFINITE ); }else{ //Second thread WaitForSingleObject( pData->hSecondThreadSemaphore, INFINITE ); pData->nLastThread = nCurrent; ReleaseSemaphore( pData->hFirstThreadSemaphore,1,NULL ); } } return 0; } 

तीसरा स्ट्रीम कोड:

 DWORD WINAPI TimeThread(LPVOID lpParameter) { tSharedData* pData = (tSharedData*)lpParameter; while( pData->nIsWorkingCacheAligned ) //  ,          { //         pData->nCurrentTime = __rdtsc(); } return 0; } 

सामान्य तौर पर, एक काफी सिंथेटिक उदाहरण है, लेकिन इस पर आप स्पष्ट रूप से एक वर्चुअलाइज्ड वातावरण में प्रोफाइलिंग के दौरान होने वाले प्रभावों को देख सकते हैं। हम 20 सेकंड के लिए विश्लेषण करते हैं, और हम प्राप्त करते हैं:



इस तालिका में दूसरा स्तंभ पहले कॉलम से निष्पादित कार्य करने वाले प्रोसेसर टिक्स की संख्या है। लेकिन हम निम्नलिखित दो कॉलमों में रुचि रखते हैं: MEM_LOAD_UOPS_LLC_HIT_RETIRED.XSNP_HIT (M) - लोड किए गए लोड (LOAD) डेटा (MEM) जो LLC (M) में संशोधित हो रहे हैं (बाद में) के रूप में संदर्भित किए गए हैं कैश के पहले दो स्तर)। और हम निम्नलिखित परिणाम देखते हैं: दोनों थ्रेड लगभग समान रूप से अंतिम स्तर के विभिन्न कोर के कैश को सिंक्रनाइज़ करने की प्रक्रिया को ट्रिगर करते हैं, जिससे प्रदर्शन समस्याएं होती हैं। सिद्धांत रूप में, परिणाम अपेक्षित है: सभी तीन थ्रेड लगातार साझा मेमोरी तक पहुंचते हैं, इसलिए यदि डेटा सही ढंग से संरेखित नहीं किया गया है तो कैश सिंक्रोनाइज़ेशन अपरिहार्य है। यह केवल बनी हुई है, एक गहरी साँस लेते हुए, अनुकूलन के साथ आगे बढ़ें। फिर भी, हमने एक वर्चुअलाइज्ड वातावरण में प्रोफाइलिंग की, और मैं इस कोड को पहले से ही वास्तविक मशीन पर परीक्षण करके परिणामों को सत्यापित कर सकता हूं कि VMware वर्कस्टेशन चल रहा था। और परिणाम ...



... नाटकीय रूप से अलग। जैसा कि आप देख सकते हैं, टीएससी मानों को पढ़ने वाली धारा ने पहले दो धाराओं की तुलना में एलएलसी डेटा डाउनलोड (संशोधित और संशोधित नहीं) दोनों की संख्या में कमी की। इसलिए वर्चुअल मशीन के अंदर, हमने भ्रमित डेटा को मापा। एक तार्किक सवाल उठता है:

पीएमयू वर्चुअलाइजेशन में क्या गलत है?

छाती में थोड़ी अधिक हवा प्राप्त करें: इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए हमें वर्चुअल मशीनों के संचालन के विवरण और विशेष रूप से - वर्चुअल मशीनों का उपयोग करके हार्डवेयर-असिस्टेड वर्चुअलाइजेशन का उपयोग करके इंटेल वर्चुअलाइजेशन टेक्नोलॉजी या VT-x का उपयोग उदाहरण के रूप में करना होगा। यह तकनीक एक और प्रोसेसर मोड को जोड़ती है - गैर-रूट मोड। इस मोड में काम करते समय, उपकरण / सिस्टम संसाधनों (जैसे पृष्ठ रूपांतरण या इंटरप्ट टेबल) तक पहुंचने से एक विशेष रूप से स्थापित हैंडलर पर स्विच करने का कारण बनता है जो शून्य रिंग पर "सामान्य", रूट मोड में चलता है। वर्चुअल मशीन घटक जिसमें यह हैंडलर होता है, उसे आमतौर पर वर्चुअल मशीन मॉनिटर कहा जाता है। चाल यह है कि VT-x तकनीक आपको कॉन्फ़िगर करने की अनुमति देती है कि क्या अतिथि सिस्टम को संसाधन तक सीधी पहुंच दी जाएगी या क्या यह एक्सेस अनुकरण किया जाएगा। उदाहरण के लिए, मान लीजिए कि कोई अतिथि वास्तविक समय-स्टैंप काउंटर को पढ़ता है, लेकिन किसी भी स्थिति में उसे पृष्ठ परिवर्तनों की तालिका में तल्लीन नहीं करता है, और उसे अपना (छाया) प्राप्त करने दें - उसे लेने दें।



तो, पीएमयू वर्चुअलाइजेशन मूल रूप से काउंटरों की एक प्रभावशाली संख्या का वर्चुअलाइजेशन है, जिसे हम या तो पूर्ण उपयोग के लिए अतिथि को देते हैं या देते हैं (ध्यान से देशी (होस्ट) ओएस के संदर्भ को संरक्षित करके)। अगर हम इस बात को ध्यान में रखते हैं कि पहला एक ही प्रकार का कोड है, निजी रूट / नॉन-रूट स्विच की अक्षमता से गुणा (काउंटर पर प्रत्येक कॉल वीएम मॉनिटर को हस्तक्षेप करने का कारण होगा), तो वर्चुअल मशीन डेवलपर्स की पसंद स्पष्ट है - अतिथि को काउंटरों को स्वतंत्र रूप से रखने दें। इसलिए उन्होंने इसे केवीएम में पहले किया, लेकिन अतिथि टीसीपी स्टैक की रूपरेखा ने उपकरण के साथ काम करने का अप्रत्याशित रूप से खराब प्रतिशत दिया। काम के लिए मॉनिटर में चला गया, बाहर से कुशल अतिथि, जिनके पास हार्डवेयर तक पहुंच नहीं है। और फिर एक उज्ज्वल विचार उनके सिर पर आया: क्या होगा अगर हम मॉनिटर में होने वाली घटनाओं को भी ध्यान में रखते हैं? जल्दी से नहीं कहा। अब उपकरण संचालन भारी हो गया है।

लेकिन!

उसी समय, भारिंग उपकरण से ओवरहेड को ध्यान में नहीं रखने के कारण होता है, लेकिन वर्चुअलाइजेशन से अतिरिक्त भार को ध्यान में रखते हुए, जो आमतौर पर उपकरण से लोड के साथ अच्छी तरह से संबंध नहीं रखता है। इसलिए, हम वास्तविकता से और भी अधिक निकले, हालांकि कुछ मामलों में प्रोफाइलिंग के परिणाम "प्रशंसनीय" दिखते हैं। डेवलपर्स के विचारों के आंदोलन के बारे में यहां पढ़ें।

VMWare फ्यूजन 5 डेवलपर्स को पीएमयू वर्चुअलाइजेशन के बारे में इसी तरह के सवालों से पीड़ा दी गई थी। उन्होंने वर्चुअलाइजेशन की अवधारणा को थोड़ा बदल दिया: सभी घटनाओं को "गैर-सट्टा" वाले (जैसे निष्पादित किए गए निर्देशों की संख्या, शाखाओं और अन्य मैट्रिक्स की संख्या "नियतात्मक" प्रकृति में विभाजित किया गया था: कितने निर्देश या सशर्त संक्रमण - उनमें से बहुत सारे होंगे), और "सट्टा" वाले (जैसे कैश मिस और गलत तरीके से शाखाओं की भविष्यवाणी)। इस मामले में, "सट्टा" घटनाओं की गणना हाइपरविजर के लोड को ध्यान में रखते हुए की गई थी, और "गैर-सट्टा" घटनाओं की गणना बिना ( यहां अवधारणा का अधिक पूर्ण विवरण) की गई थी। इस तर्क को समझना मुश्किल नहीं है: जब फ़ंक्शन कोड में केवल 20 निर्देश होते हैं, और माप बताते हैं कि 220 (इस तथ्य के कारण कि वर्चुअल मशीन मॉनिटर के काम को ध्यान में रखा जाता है), यह अनुमान लगाना मुश्किल नहीं है, ऐसे परिणाम भ्रामक हो सकते हैं। लेकिन एक ही समय में, "सट्टा" मेट्रिक्स को मापने के दौरान, हम अभी भी माप के परिणामों को पूरा कर सकते हैं जो आपको अनुकूलन के दौरान भरोसा नहीं करना चाहिए, जैसा कि हमने ऊपर देखा।

अब हम इस सवाल का जवाब दे सकते हैं कि परिणामों में ऐसा अंतर कहां से आता है। समय को घटाने के लिए फ़ंक्शन आरडीटीसीटी निर्देश को कॉल करता है, जिसका अनुकरण किया जाता है, और इसमें काम का एक कठिन तर्क है (वर्चुअल मशीनों में टाइमकीपिंग आमतौर पर हाइपरवाइज़र डेवलपर्स के लिए एक व्यथा विषय है)। इसलिए कैश का द्रव्यमान बहुत कम हो गया है: उम्मीद से ज्यादा आरडीटीसीटी कॉल पर बहुत अधिक काम किया जा रहा है।

समानताएं डेस्कटॉप 9

बेशक, हाइपरलाइज़र की दुनिया में हमारा विसर्जन अधूरा होगा, अगर Parallels Desktop 9 वर्चुअल मशीन विचार के दायरे से बाहर रही। वर्चुअल मशीन ने अतिथि सिस्टम से PMU तक पहुंचने की क्षमता को भी जोड़ा, लेकिन वर्चुअलाइज़ेशन के दृष्टिकोण को थोड़ा अलग चुना गया था: घटनाओं को केवल गिना जाता है। अतिथि प्रणाली का संदर्भ - माप परिणामों पर निगरानी के सभी प्रभाव को कम से कम किया जाता है। आइए इस वर्चुअल मशीन के अंदर प्रोफाइलिंग की कोशिश करें और परिणामों की तुलना करें।



जैसा कि आप देख सकते हैं, परिणाम VMWareFusion की तुलना में वास्तविक उपकरणों पर परिणामों के साथ अधिक सहसंबद्ध हैं। (थ्रेड सबट्रेक्टिंग टाइम थोड़ी मात्रा में कैश मिस हो जाता है)। प्रत्येक स्ट्रीम में होने वाली घटनाओं की संख्या के बीच संबंध की प्रकृति को बनाए रखा जाता है। यह वर्चुअल मशीन में TimeThread में कैशे कैश मिस की संख्या को भ्रमित कर सकता है, लेकिन इसका अर्थ केवल यह है कि कैशे मिस 2000 के आदेश पर हुआ - यह कैशे मिस काउंटर के लिए सीमा है। लेकिन कुल मिलाकर, हम विशिष्ट प्रभावों का निरीक्षण करते हैं और भविष्य में हम पाए गए मूल्यों के आधार पर अनुकूलन कर सकते हैं।

फिर भी, एक महत्वपूर्ण सवाल बना हुआ है: तो इस तथ्य के बारे में क्या है कि वर्चुअलाइज्ड संचालन से जुड़े लोड का हिस्सा सांख्यिकी से बाहर हो जाता है? बेशक, यह एक अप्रिय प्रभाव है, लेकिन निम्नलिखित ध्यान देने योग्य है: 99% समय जब वर्चुअल मशीन मॉनिटर के हस्तक्षेप के बिना काम करती है, अर्थात, कुछ आंकड़ों का नुकसान अक्सर हमारे लिए लगभग अदृश्य होगा। लेकिन मुख्य बात यह है कि यह दृष्टिकोण फ़ुइज़न के मामले में की तुलना में अधिक अनुमानित है: यदि हमें अपने कोड में कई प्रभाव मिले, तो वे असली हार्डवेयर पर दिखाई देंगे, VMWare वर्चुअल मशीन के विपरीत, जिसमें आप उन प्रभावों का पता लगा सकते हैं जिन्हें पुन: प्रस्तुत नहीं किया जा सकता है। असली उपकरणों पर।

सारांश

जिसने भी इस बिंदु तक लेख पढ़ा है, वह वास्तव में आत्मा में मजबूत है। चर्चा से बाहर कई अन्य प्रभाव हैं जो एक आभासी वातावरण में प्रोफाइलिंग का प्रयास करते समय उत्पन्न होते हैं, लेकिन इस लेख का उद्देश्य विभिन्न वातावरणों में प्रोफाइलिंग में महत्वपूर्ण अंतर का वर्णन करना है, जिसके बारे में जानते हुए भी प्रदर्शन माप के परिणामों की व्याख्या करने वाली कुछ समस्याओं से बचा जा सकता है। संक्षेप में:

- छिद्रपूर्ण अमूर्त का नियम अभी भी प्रासंगिक है, और आभासी वातावरण में काम करने पर यह दोगुना ध्यान केंद्रित करने योग्य है।
- यदि वर्चुअलाइज्ड वातावरण में प्रोफाइलिंग प्रदर्शन का विश्लेषण करने का एकमात्र संभव तरीका है, तो आपको तलाश में रहना चाहिए - समय और उपकरण संचालन हार्डवेयर प्रभाव के प्रभाव को मापने के दौरान परिणामों में गंभीर कलाकृतियों का उत्पादन कर सकते हैं।
- सामान्य तौर पर, एक वर्चुअल मशीन में, आप सांकेतिक आँकड़े एकत्र कर सकते हैं, जिसके आधार पर आप अनुप्रयोगों का अनुकूलन कर सकते हैं।

आपका ध्यान देने के लिए आप सभी का धन्यवाद!