gprof 성능 분석 도구
1. 개요
gprof는 프로파일링 결과를 분석하는 도구입니다. 이 도구는 복합적인 방식으로 프로그램의 실행 정보를 수집합니다. 첫째, 계측(instrumentation) 기법을 사용하여 컴파일 시점에 함수 시작 지점에 카운터를 삽입함으로써 각 함수의 호출 빈도와 호출 횟수를 기록합니다. 둘째, 샘플링(sampling) 기법을 활용하여 프로그램 실행 중 일정한 간격으로 프로그램 카운터를 확인하고, 분석 단계에서 해당 주소에 해당하는 함수를 찾아 함수별 소요 시간을 통계화합니다. gprof의 장단점은 다음과 같습니다: **장점:**- GNU 도구로 대부분의 리눅스 시스템에 기본 포함
- 계측과 샘플링의 복합 방법 채택
- 컴파일 옵션 필수:
- gcc/cc로 컴파일 및 링크 시 -pg 옵션 사용 필요
- ld로 링크 시 /lib/gcrt0.o를 crt0.o 대신 첫 번째 입력 파일로 지정
- libc 디버깅 시 -lc_p 파라미터를 사용해야 함
- 멀티스레드 프로그램 분석 시 메인 스레드 정보만 수집 가능
2. 사용 방법
2.1 프로그램 컴파일
gcc/cc를 사용하여 컴파일과 링크 시 -pg 옵션을 추가합니다. ld를 사용할 때는 /lib/gcrt0.o를 crt0.o 대신 첫 번째 입력 파일로 지정해야 합니다. libc 라이브러리 디버깅이 필요한 경우 -lc_p 파라미터를 사용하세요.2.2 프로파일 데이터 생성
컴파일된 프로그램을 정상적으로 실행하면, 프로그램이 종료된 후 현재 디렉터리에 gmon.out 파일이 생성됩니다. 이 파일에 프로파일링 정보가 저장됩니다.중요: 프로그램은 반드시 정상 종료(exit 호출 또는 main 함수에서 반환)해야 프로파일 데이터가 생성됩니다. 비정상 종료 시 데이터가 저장되지 않습니다.
기존에 같은 이름의 gmon.out 파일이 있으면 새 실행 결과로 덮어씌워집니다. 여러 번 테스트를 수행하려면 이전 파일을 다른 이름으로 백업하세요.2.3 gprof로 결과 분석
명령어 형식:gprof [options] [실행파일 [프로파일 데이터 파일...]] [> 출력파일]주요 파라미터: symspec은 포함하거나 제외할 함수명을 지정하며, gdb의 브레이크포인트 설정 형식과 동일합니다. 출력 관련:
- -A[symspec] 또는 --annotated-source[=symspec]: 소스 코드 연동. symspec을 지정하면 해당 함수만, 지정하지 않으면 전체 함수 연동
- -I dirs 또는 --directory-path=dirs: 소스 파일 검색 디렉터리 추가 (GPROF_PATH 환경변수 변경도 가능)
- -p[symspec] 또는 --flat-profile[=symspec]: 기본값. 호출 통계 정보 출력. symspec 지정 시 해당 함수만, 미지정 시 전체
- -P[symspec] 또는 --no-flat-profile[=symspec]: 지정한 함수 제외
- -q[symspec] 또는 --graph[=symspec]: 기본값. 함수 호출 관계 출력. symspec 지정 시 해당 함수만, 미지정 시 전체
- -Q[symspec] 또는 --no-graph[=symspec]: 지정한 함수 제외
- -b 또는 --brief: 파라미터 설명 출력 생략
- -a 또는 --no-static: static 함수非표시, 호출 횟수는 호출한 non-static 함수에 포함
- -m num 또는 --min-count=num: 호출 횟수가 num 미만인 함수 표시 안 함
- -z 또는 --display-unused-functions: 호출되지 않은 함수也表示
3. 사용 예제
테스트 코드 (profile_test.c):#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int calculate_sum(int limit)
{
int result = 0;
int counter = 0;
while (counter++ < limit)
{
result += counter;
}
return result;
}
int process_data(int bound)
{
int total = 0;
int index = 0;
while (index++ < bound)
{
total += index;
}
return total;
}
int main(int argc, char** argv)
{
int loop_count;
if (argc != 2)
{
printf("Usage: %s <Loop Count>\n", argv[0]);
return 1;
}
loop_count = atoi(argv[1]);
printf("Loop count = %d\n", loop_count);
while (loop_count--)
{
calculate_sum(100000);
process_data(400000);
}
return 0;
}gcc -g -o profile_test profile_test.c -pg실행:
./profile_test 10000결과 분석:
gprof -b -A -p -q profile_test gmon.out > profiling_result.txt
4. 출력 정보 해석
필드 설명:| 필드 | 설명 |
|---|---|
| % time | 전체 실행 시간 중 해당 함수가 사용한 시간의 백분율 |
| cumulative seconds | 해당 함수와 위에 나열된 함수들의累计 실행 시간 |
| self seconds | 함수 자체의 실행 시간 (이 필드가 주요 정렬 기준) |
| calls | 함수 호출 횟수 (프로파일링된 함수인 경우 표시) |
| self ms/call | 호출每一次당 함수 자체에 소요되는 평균 시간(마이크로초) |
| total ms/call | 호출每一次당 함수 및 하위 함수에 소요되는 평균 시간(마이크로초) |
| name | 함수명 (보조 정렬 기준, 인덱스는 gprof 결과에서의 위치) |
5. 시각화 도구
gprof 결과를 그래픽 형태로 시각화하려면 gprof2dot 도구를 사용할 수 있습니다. 설치:apt-get install python3 graphviz pip3 install --user gprof2dot사용 방법:
gprof profile_test gmon.out | gprof2dot -s > output.dot dot -Tpdf output.dot -o output.pdf참고: gprof2dot 프로젝트
설치 시 발생 가능한 오류
pip3 설치 시 "Running pip install with root privileges" 경고가 나타나면 --user 옵션을 사용하는 것이 좋습니다.