基于采样的并行程序性能测量分析工具研究

来源：计算机工程与应用杂志2024年第21期北京时间：

作者：胡家瑞, 石京燕, 郭超奇

单位：1.中国科学院 高能物理研究所，北京 100049；2.中国科学院大学，北京 100049

摘要：在实际运行中，并行计算程序的性能常常在理论峰值与预期存在较大差距。使用性能分析工具进行程序调优是解决这一问题的高效手段。然而，程序员和开发者在使用性能分析工具时往往面临选择困难、配置和使用复杂等挑战。研究基于采样的并行程序性能分析工具有助于解决上述问题。相比于插桩技术，基于异步采样的性能工具可以更好地控制测量开销和测量数据大小。着重研究了三种典型的基于采样的性能分析工具：VTune Profiler、HPCToolkit和Nsight Systems，分析了其原理和功能，并且结合VASP等实际应用程序对工具的软硬件分析能力和并行编程分析能力进行了详细的探究和对比。根据这些工具在不同的应用场景下表现出的不同适用性和分析效果，提出了综合运用多种工具进行性能分析的方案，为开发者和程序员提供有益的参考。

关键词：性能分析工具,异步采样,硬件性能计数器,并行程序,程序调优