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威宁网站建设,判断管理员wordpress,海外推广服务,鞍山吧引言在高性能计算场景下#xff0c;常使用perf工具进行函数级别的时间分析、使用valgrind工具进行内存泄漏和内存分配异常检测。valgrind功能非常强大#xff0c;能追踪每一段内存申请和释放的栈帧。但是valgrind使用相对复杂#xff0c;最重要的是valgrind效率极其低下常使用perf工具进行函数级别的时间分析、使用valgrind工具进行内存泄漏和内存分配异常检测。valgrind功能非常强大能追踪每一段内存申请和释放的栈帧。但是valgrind使用相对复杂最重要的是valgrind效率极其低下通常为原始程序运行时间长的10倍以上。对于多线程程序valgrind无法跑满线程性能退化能到几十甚至上百倍。大部分场景下即使精简case后valgrind依然难以快速定位内存异常问题。对于上述问题fastgrind开源库提供一个轻量级的、函数级别监控、可视化的、高效C内存监控方案。在64核服务器上测试64个线程能完全跑满。简单case (调用栈深度10以内)性能几乎无退化复杂case (调用栈深度30)性能退化4倍以内。box groupingfastgrind仓库的testcase中提供了一个包含bin query、分组算法的box grouping测例调整线程数量测试得到的benchmark如上图所示。简介fastgrind 是一个仅单一头文件、轻量级、快速、线程安全、类似 Valgrind 的内存分析器旨在跟踪 C 应用程序中的运行时内存分配并分析调用堆栈。Fastgrind 通过自动和手动插桩两种检测方法提供全面的内存使用情况分析。fastgrind 兼容C11以上版本集成到工程中不影响原始仓库中其它第三方内存管理库或glibc内存管理的正常运行。仓库结构fastgrind/├── include/fastgrind.h # 核心代码 (head only)|├── demo/│ ├── manual_instrument/ # 手动插桩 demos│ ├── auto_instrument/ # 自动插桩 demos| └── build_all_demo.sh # 编译所有demo的脚本|├── testcase/│ ├── benchmark_box_grouping/ # 性能测试│ ├── cpp_feature_test/ # 现代C特性测试│ ├── glibc_je_tc_availabe/ # 分配器兼容性测试│ ├── multi_pkg_compile/ # 多lib编译测试| ├── thirdparty_leveldb_test/ # 第三方开源库测试 (https://github.com/google/leveldb)| └── thirdparty_zlib_test # 第三方开源库测试 (https://zlib.net)|├── doc/| ├── compile.md # 集成和编译选项说明| ├── demo.md # demo说明| ├── feature_list.md # fastgrind特性说明| ├── querstion_list.md # fastgrind使用过​​程中出现的问题及解决方案说明| └── testcase.md # testcase说明|├── tools/fastgrind.py # 可视化工具 (使用方法python fastgrind.py fastgrind.json)|├── CMakeList.txt # testcase的顶层Cmake├── Doxyfile # Doxyfile生成手册└── README.md # 存库描述快速开始编译 testcasemkdir build cd buildcmake ..make -j$(nproc)运行 testcasecd build/testcase/benchmark_box_grouping./benchmark_raw./benchmark_fastgrind./run_valgrind.shcd build/testcase/cpp_feature_test./cpp_feature_test...cd build/testcase/multi_pkg_compile./multi_pkg_main调用堆栈 Report程序退出时会生成两个报告文件[FASTGRIND] Start summary memory info[FASTGRIND] saved: fastgrind.text (size2335 bytes)[FASTGRIND] saved: fastgrind.json (size65952 bytes)更多细节请看本文段落: fastgrind 输出与分析如何在你的项目中使用手动和自动插桩都需要额外的编译标志有关详细编译和链接选项请看本文段落: fastgrind 编译选项手动插桩的使用方法通过显示的插入__FASTGRIND__::FAST_GRIND宏选择要监控的函数。#include fastgrind.husing namespace __FASTGRIND__;void processData() {FAST_GRIND; // 启用此函数的调用堆栈跟踪int* data new int[1000];// ... process data ...delete[] data;}int main() {FAST_GRIND; // 启用此函数的调用堆栈跟踪processData();return 0;}自动插桩的使用方法在任何一个.cpp中包含 fastgrind.h并通过编译选项使得目标外的所有函数都会自动监控。fastgrind 输出与分析当集成 fastgrind 的应用程序退出时会自动生成两个文件fastgrind.text和fastgrind.jsonfastgrind.text​fastgrind.text 是类似于 Linux 下 perf report 格式的输出。有函数级别的调用栈内存申请/释放统计在vscode等editor下可以进行子调用栈折叠。zlib-ouput示意图fastgrind.jsonfastgrind.json 文件中包含:时间片内存使用统计每线程内存分配详细信息完整的调用堆栈信息函数级分配明细每时间片、每线程、每函数记录器:单线程记录如下单线程多线程记录如下多线程可视化使用tools/fastgrind.py生成交互式可视化折线图它将调用 matplotlib 绘制折线图​​并生成 fastgrind.html以防用户环境中没有 matplotlib使用浏览器打开fastgrind.html可以得到与matplotlib相同的折线图用法python fastgrind.py fastgrind.jsonorpython fastgrind.py # 自动搜索当前文件夹中的 fastgrind.json以第三方开源库 leveldb 为例监控其内存分配matplot结果leveldb_plothtml结果leveldb_htmlfastgrind 编译选项手动插桩的编译选项描述: 手动检测要求开发人员在源代码中显式添加__FASTGRIND__::FAST_GRIND到需要监控的函数但只需要更简单的编译配置编译选项:g -O3 -Wall -Wextra -stdc11 \-I/path/to/fastgrind/include \source_files...# -DFASTGRIND_JE_MALLOC (如果原工程中使用jemalloc的话需要定义该选项)# -DFASTGRIND_TC_MALLOC (如果原工程中使用tcmalloc的话需要定义该选项)链接选项:Wrap flags: 内存分配器的符号包装下面列出了所有支持的WRAP_FLAGS(# C standard library memory allocation functions-Wl,--wrapmalloc # Standard memory allocation-Wl,--wrapcalloc # Zero-initialized memory allocation-Wl,--wraprealloc # Memory reallocation-Wl,--wrapfree # Memory deallocation# C standard operator new/delete (basic versions)-Wl,--wrap_Znwm # operator new(size_t)-Wl,--wrap_Znam # operator new[](size_t)-Wl,--wrap_ZdlPv # operator delete(void*)-Wl,--wrap_ZdaPv # operator delete[](void*)# C nothrow operator new/delete-Wl,--wrap_ZnwmRKSt9nothrow_t # operator new(size_t, nothrow)-Wl,--wrap_ZnamRKSt9nothrow_t # operator new[](size_t, nothrow)-Wl,--wrap_ZdlPvRKSt9nothrow_t # operator delete(void*, nothrow)-Wl,--wrap_ZdaPvRKSt9nothrow_t # operator delete[](void*, nothrow)# POSIX and Linux-specific memory allocation functions-Wl,--wrapvalloc # Page-aligned memory allocation-Wl,--wrappvalloc # Page-aligned allocation (multiple of page size)-Wl,--wrapmemalign # Aligned memory allocation-Wl,--wrapposix_memalign # POSIX aligned memory allocation-Wl,--wrapreallocarray # Array reallocation with overflow check-Wl,--wrapaligned_alloc # C11 aligned allocation# C sized delete operators (C14)-Wl,--wrap_ZdaPvm # operator delete[](void*, size_t)-Wl,--wrap_ZdlPvm # operator delete(void*, size_t)# C aligned allocation operators (C17)-Wl,--wrap_ZnwmSt11align_val_t # operator new(size_t, align_val_t)-Wl,--wrap_ZnamSt11align_val_t # operator new[](size_t, align_val_t)-Wl,--wrap_ZdlPvSt11align_val_t # operator delete(void*, align_val_t)-Wl,--wrap_ZdaPvSt11align_val_t # operator delete[](void*, align_val_t)# C sized aligned delete operators (C17)-Wl,--wrap_ZdlPvmSt11align_val_t # operator delete(void*, size_t, align_val_t)-Wl,--wrap_ZdaPvmSt11align_val_t # operator delete[](void*, size_t, align_val_t)# C nothrow sized delete operators-Wl,--wrap_ZdlPvmRKSt9nothrow_t # operator delete(void*, size_t, nothrow)-Wl,--wrap_ZdaPvmRKSt9nothrow_t # operator delete[](void*, size_t, nothrow)# C nothrow aligned allocation operators (C17)-Wl,--wrap_ZnwmSt11align_val_tRKSt9nothrow_t # operator new(size_t, align_val_t, nothrow)-Wl,--wrap_ZnamSt11align_val_tRKSt9nothrow_t # operator new[](size_t, align_val_t, nothrow)-Wl,--wrap_ZdlPvSt11align_val_tRKSt9nothrow_t # operator delete(void*, align_val_t, nothrow)-Wl,--wrap_ZdaPvSt11align_val_tRKSt9nothrow_t # operator delete[](void*, align_val_t, nothrow)# C nothrow sized aligned delete operators-Wl,--wrap_ZdlPvmSt11align_val_tRKSt9nothrow_t # operator delete(void*, size_t, align_val_t, nothrow)-Wl,--wrap_ZdaPvmSt11align_val_tRKSt9nothrow_t # operator delete[](void*, size_t, align_val_t, nothrow))具体示例可看原仓库中demo/manual_instrument自动插桩的编译选项描述: 自动插桩能监控所有非排除函数但需要更复杂的编译配置编译选项:# 不需要监控的库或pkgEXCLUDE_FILE_LISTS(/usr/include//usr/lib//usr/local/fastgrind.h)EXCLUDE_FILE_LISTS$(IFS,; echo ${EXCLUDE_FILE_LISTS[*]})# 函数插桩的编译选项INSTRUMENT_FLAGS(-finstrument-functions-finstrument-functions-exclude-file-list${EXCLUDE_FILE_LISTS})# ${INSTRUMENT_FLAGS[]}: 不要监控的库或pkg# -DFASTGRIND_INSTRUMENT: 定义 FASTGRIND_INSTRUMENT 以启动自动插桩# -Wl,--export-dynamic: 导出符号表便于fastgrind抓取函数名g -O3 -Wall -Wextra -stdc11 \${INSTRUMENT_FLAGS[]} \-DFASTGRIND_INSTRUMENT \-Wl,--export-dynamic \-I/path/to/fastgrind/include \source_files...# -DFASTGRIND_JE_MALLOC (如果原工程中使用jemalloc的话需要定义该选项)# -DFASTGRIND_TC_MALLOC (如果原工程中使用tcmalloc的话需要定义该选项)链接选项:同 手动插桩 一致具体示例可看原仓库中demo/auto_instrument限制和注意事项跨函数栈帧分配: 在一个函数中分配并在另一个函数中释放的内存将被如实记录导致这些函数堆栈帧记录释放的数量少于或超过分配的数量在另一些则相反.模板复杂性支持: 复杂的模板元编程可能会在报告中显示通用名称文件覆盖: 每次运行时输出文件都会覆盖以前的内容GUN依赖: 需要 GNU ld 来实现 --wrap 功能