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性能分析

在优化程序时,你还需要一种方法来确定程序的哪些部分是“热点“(执行频率足以影响运行时) 并值得修改。这最好通过性能分析来实现。

分析器

有许多不同的分析器可用,各有其优缺点。以下是在 Rust 程序上成功使用过的分析器的不 完整列表。

  • perf 是一个使用硬件性能计数器的通用分析器。HotspotFirefox Profiler 适合查看 perf 记录的数据。它适用于 Linux。
  • Instruments 是 macOS 上随 Xcode 提供的通用分析器。
  • Intel VTune Profiler 是一个通用分析器。它适用于 Windows、Linux 和 macOS。
  • AMD μProf 是一个通用分析器。它适用于 Windows 和 Linux。
  • samply 是一个采样分析器,生成可在 Firefox Profiler 中查看的分析结果。它适用于 Mac、Linux 和 Windows。
  • flamegraph 是一个 Cargo 命令,使用 perf/DTrace 分析你的代码,然后在火焰图中 显示结果。它适用于 Linux 和所有支持 DTrace 的平台(macOS、FreeBSD、NetBSD 和 可能 Windows)。
  • CachegrindCallgrind 提供全局、按函数和按源代码行的指令计数以及模拟缓存 和分支预测数据。它们适用于 Linux 和其他一些 Unix 系统。
  • DHAT 擅长查找代码中导致大量分配的部分,并提供对峰值内存使用的洞察。它还可以 用于识别对 memcpy 的热点调用。它适用于 Linux 和其他一些 Unix 系统。dhat-rs 是一个实验性的替代方案,功能略弱,需要对 Rust 程序进行少量修改,但适用于所有平台。
  • heaptrackbytehound 是堆分析工具。它们适用于 Linux。
  • counts 支持临时分析,结合使用 eprintln! 语句与基于频率的后处理,非常适合 获得对代码部分的领域特定洞察。它适用于所有平台。
  • Coz 执行因果分析来测量优化潜力,通过 coz-rs 支持 Rust。它适用于 Linux。

调试信息

要有效地分析 release 构建,你可能需要启用源代码行调试信息。为此,请将以下行添加到 Cargo.toml 文件中:

[profile.release]
debug = "line-tables-only"

有关 debug 设置的更多详细信息,请参阅 Cargo 文档

遗憾的是,即使执行了上述步骤,你也不会获得标准库代码的详细性能分析信息。这是因为 已发布版本的 Rust 标准库在构建时未包含调试信息。

最可靠的解决方法是按照这些说明构建你自己的编译器和标准库版本,并在仓库根目录的 bootstrap.toml 文件中添加以下行:

[rust]
debuginfo-level = 1

这很麻烦,但在某些情况下可能值得付出努力。

或者,不稳定的 build-std 功能允许你将标准库作为程序正常编译的一部分进行编译, 使用相同的构建配置。但是,标准库调试信息中的文件名不会指向源代码文件,因为此功能 不会同时下载标准库源代码。因此,这种方法对需要源代码才能完全工作的分析器(如 Cachegrind 和 samply)没有帮助。

帧指针

Rust 编译器可能会优化掉帧指针,这会损害堆栈跟踪等性能分析信息的质量。要强制编译器 使用帧指针,请使用 -C force-frame-pointers=yes 标志。例如:

RUSTFLAGS="-C force-frame-pointers=yes" cargo build --release

或者,从 config.toml 文件(适用于一个或多个项目)强制使用帧指针,添加以下行:

[build]
rustflags = ["-C", "force-frame-pointers=yes"]

符号反修饰

Rust 使用一种名称修饰形式来编码编译代码中的函数名。如果分析器不知道这一点,其输出 可能包含以 _ZN_R 开头的符号名称,例如 _ZN3foo3barE_ZN28_$u7b$$u7b$closure$u7d$$u7d$E_RMCsno73SFvQKx_1cINtB0_3StrKRe616263_E

此类名称可以使用 rustfilt 手动反修饰。

如果你在性能分析时遇到符号反修饰问题,可能值得将修饰格式从默认的传统格式更改为 较新的 v0 格式。

要从命令行使用 v0 格式,请使用 -C symbol-mangling-version=v0 标志。例如:

RUSTFLAGS="-C symbol-mangling-version=v0" cargo build --release

或者,从 config.toml 文件(适用于一个或多个项目)请求这些指令,添加以下行:

[build]
rustflags = ["-C", "symbol-mangling-version=v0"]