AMD uProf

uProf 是 AMD 开发的一款性能分析工具，用于监控运行在 AMD 处理器上的应用程序的性能。虽然 uProf 也可以在 Intel 处理器上使用，但届时只能使用与 CPU 无关的功能。该分析工具可免费下载，支持在 Windows、Linux 和 FreeBSD 上使用。AMD uProf 可用于在多种虚拟机（VM）上进行性能分析，包括 Microsoft Hyper-V、KVM、VMware ESXi 和 Citrix Xen，但并非所有功能在所有虚拟机上都可用。此外，uProf 支持分析多种语言编写的应用程序，包括 C、C++、Java、.NET/CLR。

如何配置

在 Linux 上，uProf 使用 Linux perf 进行数据收集。在 Windows 上，uProf 使用其自有的采样驱动程序，该驱动程序在安装 uProf 时自动安装，无需额外配置。AMD uProf 同时支持命令行界面（CLI）和图形界面。CLI 界面需要两个独立步骤——采集（collect）和报告（report），与 Linux perf 类似。

可以用它做什么

• 查找热点：函数、语句、指令。
• 监控各种硬件性能事件并定位这些事件发生的代码行。
• 针对特定函数或线程过滤数据。
• 观察工作负载随时间的行为：在时间线图表中查看各种性能事件。
• 分析热调用路径（hot callpaths）：调用图（call graph）、火焰图（flame graph）和自底向上图表。

此外，uProf 还可以监控 Linux 上的各种操作系统事件：线程状态、线程同步、系统调用、缺页错误（page faults）等。可以使用它分析 OpenMP 应用程序以检测线程不均衡，以及分析 MPI³ 应用程序以检测 MPI 集群各节点之间的负载不均衡。有关 uProf 各种功能的更多详细信息，请参阅用户指南¹。

不能用它做什么

由于该工具的采样特性，它最终会错过持续时间非常短的事件。报告的样本是统计估算数字，在大多数情况下足以分析性能，但并非事件的精确计数。

示例

为了展示 AMD uProf 工具的外观和使用感受，我们在运行 Windows 11、配备 64 GB RAM 的 AMD Ryzen 9 7950X 上，运行了来自 Scimark2² 基准测试的稠密 LU 矩阵分解（dense LU matrix factorization）组件。

uProf 的函数热点视图。

图 uProfHotspots 展示了函数热点（Function Hotpots）分析（在图像左侧的菜单列表中选中）。图像顶部显示了一个事件时间线，展示了应用程序执行各时刻观察到的事件数量。在右侧可以选择要绘制的指标；我们选择了 RETIRED_BR_INST_MISP。注意在 20s 到 40s 的时间范围内出现了分支预测错误的峰值。可以选择该区域来仔细分析其中发生了什么。一旦执行此操作，底部面板将更新为仅显示该时间区间的统计信息。

在时间线图表下方，可以看到热函数列表，以及对应的采样性能事件和计算的指标。事件计数可以以样本计数、原始事件计数或百分比形式查看。有许多有趣的数字可以研究，但我们不会深入分析。相反，鼓励读者自行探究分支预测错误的性能影响并找出其来源。

在函数表下方，可以看到函数表中所选函数的自底向上调用栈视图。如我们所见，所选的 LU_factor 函数由 kernel_measureLU 调用，后者又由 main 调用。在 Scimark2 基准测试中，这是 LU_factor 的唯一调用栈，尽管它显示 Call Stacks [5]。这是采集过程中的一个假象，可以忽略。但在其他应用程序中，热函数可能从很多不同的地方被调用，因此你也会想检查其他调用栈。

如果双击任意函数，uProf 将为该函数打开源代码/汇编视图。为简洁起见，我们不展示此视图。在左侧面板中，还有其他可用视图，如 Metrics（指标）、Flame Graph（火焰图）、Call Graph（调用图）视图和 Thread Concurrency（线程并发）。它们对分析也很有用，但我们决定跳过。读者可以自行实验并查看这些视图。

¹. AMD uProf User Guide - https://www.amd.com/en/developer/uprof.html#documentation ↩

². Scimark2 - https://math.nist.gov/scimark2/index.html ↩

³. MPI - Message Passing Interface，分布式内存系统上并行编程的标准。 ↩