- 使用oprofile对软件做profiling

针对oprofile 0.9.9，用以下命令完成编译：
./configure --host=arm-xilinx-linux-gnueabi --prefix=/home/wave/xilinx/oprofileprj/rootfs --with-kernel-support --with-binutils=/home/wave/xilinx/oprofileprj/rootfs && make && make install
配置过程结束后可能会有以下提示，因为没有打算用GUI和profile JITed code，所以直接忽视之。
config.status: executing libtool commands
Warning: QT version 3 was requested but not found. No GUI will be built.
Warning: The user account 'oprofile:oprofile' does not exist on the system.
To profile JITed code, this special user account must exist.
Please ask your system administrator to add the following user and group:
user name : 'oprofile'
group name: 'oprofile'
The 'oprofile' group must be the default group for the 'oprofile' user.

将编译完成的uImage，vmlinux，oprofile binary，重新编译的没有-pg的libjpeg binary以及tool chain的libc打包放到SD卡中，准备在ZC706开发板上尝试profile djpeg。

三. 运行Oprofile

正常启动嵌入式Linux后，在开发板的console上一次输入以下命令：

mount /dev/mmcblk0p1 /mnt

mkdir -p /home/root/work
cd /home/root/work
tar zxvf /mnt/jpeg-bin-nopg.tar.gz
cd jpeg-bin/bin
cp /mnt/park-2880x1800.jpg .
export LD_LIBRARY_PATH=/home/root/work/jpeg-bin/lib

cd /home/root/work
tar zxvf /mnt/rootfs.tar.gz
cd rootfs
chown root:root -R *
cp -R bin/* /usr/bin
cp -R lib/* /lib
cp /bin/which /usr/bin
cp /bin/dirname /usr/bin
mkdir -p /home/wave/xilinx/oprofileprj/rootfs/share
cp -R ./rootfs/* /home/wave/xilinx/oprofileprj/rootfs

cd /home/root/work
tar zxvf /mnt/libc.tar.gz
cp ./lib/libstdc*.* /lib

mkdir -p /home/wave/xilinx/libjpeg
cd /home/wave/xilinx/libjpeg
tar zxvf /mnt/jpeg-9.tar.gz

cp /mnt/vmlinux /home/root/work

cd /home/root/work/jpeg-bin/bin

opcontrol --init
opcontrol --vmlinux=/home/root/work/vmlinux
opcontrol --setup --event=CPU_CYCLES:100000::0:1 --session-dir=/home/root/

operf --vmlinux /home/root/work/vmlinux ./djpeg -bmp park-2880x1800.jpg > result.bmp
opreport -l ./djpeg

完成这一步后，我们就可以看到profiling的结果了，在笔者的平台上看到的内容的主要部分如下：
root@zynq:~/work/jpeg-bin/bin# opreport -l ./djpeg
Using /home/root/work/jpeg-bin/bin/oprofile_data/samples/ for samples directory.
CPU: ARM Cortex-A9, speed 666667 MHz (estimated)
Counted CPU_CYCLES events (CPU cycle) with a unit mask of 0x00 (No unit mask) count 100000
samples % image name symbol name
15293 58.6253 libc-2.17.so /lib/libc-2.17.so
2044 7.8356 libjpeg.so.9.0.0 ycc_rgb_convert
1964 7.5289 libjpeg.so.9.0.0 jpeg_idct_16x16
1918 7.3526 libjpeg.so.9.0.0 decode_mcu
1570 6.0186 libjpeg.so.9.0.0 jpeg_idct_islow
1567 6.0071 djpeg finish_output_bmp
528 2.0241 libjpeg.so.9.0.0 jpeg_fill_bit_buffer
397 1.5219 djpeg put_pixel_rows
73 0.2798 vmlinux __copy_from_user
70 0.2683 libjpeg.so.9.0.0 decompress_onepass
65 0.2492 libjpeg.so.9.0.0 jpeg_huff_decode
56 0.2147 vmlinux get_page_from_freelist
50 0.1917 vmlinux __memzero
45 0.1725 vmlinux __copy_to_user_std
41 0.1572 vmlinux _raw_spin_unlock_irqrestore
15 0.0575 vmlinux do_page_fault
14 0.0537 vmlinux __generic_file_aio_write
13 0.0498 vmlinux _raw_spin_unlock_irq
11 0.0422 vmlinux free_hot_cold_page
11 0.0422 vmlinux vector_swi
10 0.0383 vmlinux handle_pte_fault

从结果中我们可以看到libjpeg.so.9.0.0, djpeg和vmlinux中的symbol name已经可以被正确的解析出来了，和gprof的结果基本一致。相比gprof，oprofile可以在更大的范围内完成profiling。

我们还可以用以下命令观察源代码中特定行的执行时间，进一步缩小优化的范围，达到事半功倍的效果。
opannotate --source ./djpeg > opannotate.txt

四. 小结

通过实验，我们可以看到Oprofile可以提供更丰富的profiling结果，可以更好的帮助开发者找到瓶颈，通过有针对性的优化提升软件性能；profiling的结果也可以帮助开发者将性能瓶颈代码通过Xilinx HLS工具用硬件加速器来实现，从而为进一步提升整个嵌入式系统的性能打开了大门。