O objetivo do seu aplicativo é atender bem aos seus usuários finais.
Deve ser rápido, responsivo, fácil de usar e confiável, entre outras funcionalidades desejáveis.
Mas manter seu software de maneira a oferecer desempenho de alto nível não é tão fácil.
Quando seu código começa a chamar funções desnecessárias, tropeça em si mesmo, detecta bugs e entra em loops extras, isso pode resultar em ineficiências. Seu aplicativo pode ficar lento, não responder ou se comportar de forma irregular.
E se você não corrigir esses problemas, o desempenho geral do aplicativo será prejudicado.
Consequentemente, seus clientes podem ficar irritados ou parar de usar seu aplicativo devido ao baixo desempenho e baixa velocidade. Isso não apenas degrada sua reputação, mas também custa em termos de receita e lucros. Portanto, seu código precisa ser analisado, revisado e depurado para obter o desempenho ideal. E a maneira rápida de fazer isso é usando uma ferramenta de criação de perfil de software para monitorar e depurar seus códigos e eliminar gargalos relacionados ao desempenho.
Neste artigo, você aprenderá sobre criação de perfil de software e como ela pode ajudá-lo. Em seguida, mostrarei algumas das melhores ferramentas de criação de perfil para depurar seu aplicativo e otimizar seu desempenho.
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O que é Criação de Perfil de Software?
A criação de perfil de software é uma análise dinâmica de código em que o comportamento de um programa é investigado usando os dados coletados durante a execução do programa. Ele visa determinar várias seções do programa que você deve otimizar para aumentar a velocidade do aplicativo, a capacidade de resposta e diminuir o consumo de memória e recursos.
Um criador de perfil de software geralmente mede a duração e a frequência das chamadas de função junto com a memória ou a complexidade de tempo associada a um programa. Também existem criadores de perfil específicos disponíveis, como os criadores de perfil de memória.
A criação de perfil geralmente é executada instrumentando o código-fonte do programa. Os criadores de perfil podem usar diferentes técnicas de criação de perfil, como métodos instrumentados, baseados em eventos, estatísticos ou de simulação.
Por que o perfil de software é importante?
A criação de perfil de software é necessária para determinar o uso de recursos e o tempo de execução associados a uma função específica. Isso ajuda a otimizar a velocidade do programa e, ao mesmo tempo, garantir que ele consuma o mínimo de recursos.
Além disso, isso é feito para rastrear e otimizar o uso da CPU e o tempo de execução do comando.
Portanto, é necessário escolher a ferramenta de criação de perfil de software certa para garantir que você possa depurar os problemas relacionados ao desempenho mais rapidamente para melhorar sua eficiência e fornecer uma melhor experiência ao usuário final. Muitos criadores de perfil também vêm com relatórios detalhados, gráficos interativos e visualizações que ajudam você a encontrar a causa raiz exata dos problemas, facilitando sua solução.
Portanto, aqui está uma lista de alguns dos melhores criadores de perfil de software que você pode experimentar e diga-nos o que funcionou melhor para você.
espião
espião é um excelente criador de perfil de amostragem para Python. Isso permite que você dê uma espiada em todas as coisas em que seu aplicativo baseado em Python gasta tempo.
Para isso, você não precisa modificar seus códigos ou reiniciar o programa completamente. py-spy envolve baixa sobrecarga e é desenvolvido em Rust para executar maior velocidade. Ele não foi criado para operar no mesmo processo em que seu programa baseado em python com perfil é executado. Isso implica que o py-spy é altamente seguro para usar contra os códigos baseados em Python de produção.
A ferramenta permite gravar perfis, gerar gráficos de chama para criar arquivos SVG interativos. Você também pode visualizar outras opções, como alterar taxas de amostragem, extensões C nativas para criação de perfil, subprocessos, IDs de encadeamento e muito mais. Você pode obter uma visualização ao vivo das funções que ocorrem em seus programas usando o comando ‘top’ e exibir a pilha de chamadas atual usando o comando ‘dump’ para cada thread python.
Ele suporta todas as versões do interpretador CPython, como 2.3 – 2.7 e 3.3 – 3.8. Você pode instalar o py-spy do PyPI ou GitHub.
piroscópio
O software de criação de perfil contínuo de código aberto da piroscópio ajuda você a depurar todos os problemas de desempenho em seu aplicativo em minutos.
Você pode iniciar o servidor seguido pelo agente, independentemente do que você usa, Docker, Linux ou está procurando documentos Ruby ou Go, o Pyroscope cobre você. Mesmo se você apontar para dez segundos ou dez meses de dados de perfil de software, seu mecanismo de armazenamento personalizado faz consultas rápidas.
Você não precisa se preocupar com sobrecarga ou desempenho do aplicativo, pois eles usam a tecnologia de criação de perfil de amostragem que não afeta o desempenho. O Pyroscope armazena seus dados de perfil de forma eficiente; portanto, é econômico para você, mesmo que deseje armazenar dados de perfil diferentes de vários aplicativos por anos.
Ele funciona no macOS, Linux e Docker e oferece suporte a programas escritos em Python, Go e Ruby.
Bubbleprof
Bubbleprof da Clinic.js oferece uma maneira nova e exclusiva de criar o perfil do seu software escrito em Node.js. Ele usa uma IU de ‘bolha’ que ajuda todos, de especialistas a iniciantes, a determinar o tempo assíncrono gasto em seu aplicativo.
Ele visualiza como seus processos Node.js operam observando suas operações assíncronas, agrupando-as, calculando os atrasos e mapeando-as.
O Bubbleprof determina os tempos de operação observando o tamanho das bolhas dentro de um grupo específico de operações que podem ser seu código, um núcleo de nó ou um módulo. Ele também agrupa os grupos adjacentes para diminuir a desordem.
Para calcular os atrasos à medida que a operação flui de um grupo para outro, o Bubbleprof mede o comprimento da seta que conecta as bolhas. Além disso, também utiliza cores diferentes nos processos de medição. Simultaneamente, as linhas coloridas internas representam uma mistura de tipos de operação assíncrona como causa do atraso.
Pyinstrument
Otimize seus códigos Python com Pyinstrument.
Ele mostra por que seu código Python é lento e ajuda a diagnosticar os problemas para que você possa ter um desempenho extremamente rápido.
Para usar o Pyinstrument, você não precisa escrever um script Python; basta chamar Pyinstrument usando a linha de comando diretamente. Seu script seria executado normalmente e a ferramenta produziria um resumo colorido das áreas onde o aplicativo gastou seu tempo. Ele também vem com uma API Python que torna o processo ainda mais fácil.
Você também tem a opção de criar perfis de solicitações da Web em Flask e Django, para os quais eles mantêm documentação elaborada. Aqui, observe que o Pyinstrument oferece perfis estatísticos que registram a pilha de chamadas a cada 1 ms, em vez de rastrear todas as chamadas de função feitas pelo seu programa.
É vantajoso porque os criadores de perfil estatísticos envolvem menor sobrecarga em comparação com os criadores de perfil de rastreamento. Como ele registra toda a pilha, o rastreamento de chamadas de funções caras torna-se fácil. Além disso, o Pyinstrument também oculta (por padrão) quadros de biblioteca, permitindo que você foque em aplicativos ou módulos responsáveis por afetar o desempenho.
A depuração de problemas de desempenho é facilitada porque o Pyinstrument registra o tempo gasto usando o tempo do ‘relógio’. A ferramenta rastreia todo o tempo do programa para ler arquivos, baixar dados, comunicar-se com um banco de dados, etc.
XdebugName
Para melhorar os problemas de desempenho do seu código e tornar sua experiência de desenvolvimento um pouco mais divertida, XdebugName vem com recursos abrangentes para criação de perfil e depuração.
Na verdade, é uma extensão PHP que permite encontrar os gargalos em seu aplicativo PHP e analisar seu desempenho usando ferramentas de visualização externas para gerar gráficos de desempenho.
Xdebug cria uma saída detalhada mostrando o caminho do aplicativo para alcançar um erro, incluindo os parâmetros passados para uma determinada função. Isso é feito para rastrear os erros. Para ajudar um desenvolvedor a entender as coisas com clareza, ele gera informações codificadas por cores junto com exibições estruturadas.
Ele também vem com um depurador remoto que você pode usar para conectar o Xdebug com um código em execução, IDE ou navegador para ver os pontos de interrupção do código e executar os códigos linha por linha. Outro recurso que ele oferece é a cobertura de código que mostra o quanto o código do seu programa foi executado e também ajuda nos testes de unidade.
SPX
Extensão de Perfil Simples (SPX) é uma extensão de criação de perfil projetada para PHP. Ele tem algumas propriedades exclusivas, diferenciando-o de outras extensões de criação de perfil. É totalmente GRATUITO para usar e confinado apenas à sua infraestrutura, o que significa que não há risco de vazamento de dados.
A simplicidade do SPX torna muito fácil de usar: tudo que você precisa é definir uma linha de comando ou variável de ambiente para criar o perfil de um script. Ou você também pode ativar o botão de opção em uma página da Web para criar o perfil do script. Como resultado, você não precisa instrumentar seu código manualmente.
Ele também suporta um script de linha de comando em execução – Ctrl-C. Além disso, esse processo também elimina a necessidade de usar um iniciador de linha de comando ou uma extensão de navegador dedicada. O SPX oferece suporte a várias métricas de cerca de 22, incluindo várias métricas de tempo e memória, objetos, arquivos em uso, E/S, etc.
Ele pode coletar dados sem sair do contexto. Sua interface de usuário da Web permite configurar/ativar a criação de perfil para a sessão do navegador atualmente em uso e lista todos os detalhes e relatórios do script com perfil. A interface do usuário da Web permite selecionar um relatório específico para uma análise mais profunda e apresenta algumas visualizações interativas, como Flamegraph, perfil plano e linha do tempo que podem ser dimensionados para chamadas de função em milhões.
Prefixo
Prefixo da Stackify é um criador de perfil de código leve e fácil de instalar que muitos desenvolvedores adoram. Ele ajuda você a eliminar os gargalos no desempenho do seu aplicativo para otimizá-lo e melhorar a experiência do usuário.
Os recursos superiores de rastreamento e criação de perfil do Prefix permitem que você encontre rapidamente exceções ocultas, consultas SQL lentas e muito mais. Ele fornece a seus desenvolvedores o poder real do APM (monitoramento de desempenho de aplicativos). Para isso, o Prefix valida o desempenho do código da maneira como está escrito e permite que você envie códigos de melhor desempenho para teste.
Dessa forma, recebe menos tickets de suporte do lado da produção e ajuda os gerentes de desenvolvimento a atingir as metas mais rapidamente. Descubra todas as consultas de baixo desempenho, gargalos desconhecidos e consultas geradas por ORM.
Você também pode rastrear cada parâmetro de chamada SQL, baixar os tempos e visualizar os registros afetados. O prefixo também torna mais simples identificar padrões N+1. Esqueça a classificação de todos aqueles registros bagunçados; reúna-os para localizar problemas facilmente.
O prefixo permite que você encontre o contexto de um log suspeito diretamente em uma solicitação de consulta e salte de um log para um rastreamento para depuração sem esforço. Prefix lança luz sobre dependências de baixo desempenho, o que é útil para encontrar exceções ocultas e trabalhar com código legado ou seções de estrutura. Essas dependências podem ser serviços da Web, serviços de terceiros, serviços de cache e outros.
Prefix funciona em Windows e Mac e suporta .Net, Ruby, Java, PHP, Python e Node.js.
Escaleno
Escaleno é um perfilador de GPU, CPU e memória de alta precisão e alto desempenho para programas baseados em Python. Ele oferece várias vantagens sobre outros criadores de perfil, como executar ordens de magnitudes mais rápidas e fornecer informações mais detalhadas.
Scalene é incrivelmente rápido e utiliza amostragem em vez de instrumentação. Ele nem mesmo depende dos recursos de rastreamento do Python. Além disso, sua sobrecarga geralmente fica abaixo de 10-20%. Essa ferramenta executa o perfil do software no nível da linha e aponta para as linhas de códigos responsáveis pelo tempo de execução do seu programa.
Esses detalhes são mais valiosos do que aqueles na criação de perfil em nível de função. Scalene separa o tempo gasto puramente em Python do código nativo que inclui bibliotecas. Como a maioria dos programadores Python não otimiza o desempenho do código nativo, os desenvolvedores podem concentrar seus esforços na otimização de códigos que você pode realmente melhorar.
Ele destaca pontos de acesso em vermelho que facilitam a identificação de tempo de CPU/alocação de memória e separam facilmente o tempo do sistema para encontrar problemas de E/S. O Scalene pode relatar o tempo da GPU, criar perfis de uso de memória e rastrear o uso da CPU. O Scalene também pode identificar possíveis vazamentos de memória, volume de cópia de perfil e gerar perfis reduzidos para linhas de código que consomem mais de 1% da CPU.
VisualVMName
A ferramenta completa de solução de problemas para Java, VisualVMName, foi projetado para ser usado nas fases de produção e desenvolvimento. É um software visual que integra funcionalidades leves de criação de perfil e ferramentas JDK de linha de comando.
O VisualVM monitora aplicativos executados em Java 1.4+ e soluciona problemas usando várias tecnologias, como JMX, jvmstat, Attach API e Serviceability Agent. Esta ferramenta é perfeita para diferentes requisitos de engenheiros de qualidade, administradores de sistema e usuários finais.
Ele detecta aplicativos baseados em Java em execução remota e local automaticamente e os lista. A ferramenta também permite definir os programas manualmente usando a conexão JMX. Para cada processo, ele mostra dados de tempo de execução típicos, como PID, argumentos passados, início do JDK, classe principal, sinalizadores da JVM, versão da JVM e propriedades do sistema e do argumento.
O VisualVM monitora o uso da CPU, pilha e metaespaço ou memória de geração permanente, threads em execução e classes carregadas em um aplicativo. Ele exibe todos os threads em execução em uma linha do tempo com tempos agregados de suspensão, execução, estacionamento, monitoramento e espera.
Os perfis de instrumentação e amostragem podem ser executados usando o VisualVM para gerenciamento de memória e desempenho do aplicativo. Ele exibe despejos de encadeamento para fornecer informações rápidas sobre os processos. Ele também exibe e cria instantâneos .hprof sob demanda para ajudá-lo a descobrir ineficiências de uso de heap e depurar vazamentos de memória.
Além disso, VisualVM pode ler dados básicos em um processo baseado em Java travado junto com seu ambiente. Você pode analisar seus aplicativos offline; ele pode salvar o ambiente de tempo de execução do aplicativo e a configuração com despejos de pilha, despejos de encadeamento e instantâneos de criação de perfil que você pode processar offline em um estágio posterior.
Funciona em Windows, Linux e Unix.
Orbit Profiler
Visualize seu aplicativo C/C++ e encontre problemas de desempenho rapidamente usando Orbit Profiler. Esta é uma ferramenta de depuração e criador de perfil autônomo que visa ajudar os desenvolvedores a visualizar e compreender o fluxo de execução do aplicativo complexo.
Ele fornece uma visão nítida de tudo o que acontece dentro do aplicativo para que você possa eliminar rapidamente os gargalos de desempenho e restaurar o alto desempenho do seu aplicativo.
O Orbit Profiler pode funcionar em qualquer aplicativo C ou C++ com eficiência, desde que possa acessar o arquivo PDB. Em seguida, ele iniciará a criação de perfil assim que você concluir o download do programa. A ferramenta salta para o processo de destino, conecta-se a funções selecionadas e executa a criação de perfil.
Ele pode até funcionar em suas compilações finais ou de remessa otimizadas. Além da instrumentação dinâmica, o Orbit Profiler também oferece recursos de amostragem ‘always on’, que são rápidos, disponíveis o tempo todo e robustos.
Funciona em Windows e Linux.
Uber JVM Profiler
Atado com recursos avançados de criação de perfil, Uber JVM Profiler é outra boa opção para seus aplicativos baseados em Java.
Ele oferece um agente Java que coleta vários rastreamentos de pilha e métricas para processos Spark/Hadoop JVM de maneira distribuída, por exemplo, métricas de memória/CPU/IO.
A ferramenta pode rastrear argumentos e métodos java em códigos de usuário sem alterá-los. Você também pode usá-lo para rastrear a latência de chamada de nós de nome HDFS para todos os aplicativos Spark e encontrar problemas. Ele pode até rastrear os caminhos de arquivo HDFS do aplicativo Spark para descobrir arquivos importantes e executar uma otimização adicional.
O Uber JVM Profiler foi criado originalmente para criar perfis de aplicativos Spark que geralmente incluem muitas máquinas ou processos para um aplicativo. Assim, as pessoas podem correlacionar métricas facilmente para essas máquinas ou processos.
No entanto, a ferramenta funciona como um agente java típico e você pode usá-la para qualquer um dos seus processos JVM. Suas características incluem:
- Uso de memória de depuração de executores de aplicativos Spark, como memória heap java, memória nativa, memória não heap, buffer pool e pool de memória
- Depurando o uso da CPU e o tempo de coleta de lixo
- Depurando métodos de classe java para sua frequência e tempo ou criação de perfil de duração
- Criação de perfil de argumento (depuração e rastreamento de chamada de método de classe java e seu valor de argumento)
- Stacktrack Profiling e geração de Flamegraphs para tempo de CPU
- Depurando métricas de I/O e métricas de JVM Thread
tracy
tracy é uma ferramenta útil para ajudar os desenvolvedores a depurar programas PHP facilmente. Possui um design amigável e recursos avançados, como suporte a CLI, depuração de chamadas AJAX e muito mais.
Ele pode localizar e corrigir erros rapidamente, despejar variáveis, registrar erros, visualizar o consumo de memória e determinar o tempo de execução de consultas ou scripts. Usar codificação de cores e destacar problemas em vermelho com explicações claras ajuda a visualizar exceções e erros facilmente e entendê-los.
Tracy vem com funcionalidade de registro e detecção automática de ambiente. Ele armazena dados em arquivos de log e exibe mensagens de erro do servidor para um visitante durante os períodos de inatividade. Tracy também pode se integrar com Drupal 7, OpenCart, WordPress e muito mais.
vprof
vprof é um criador de perfil visual para aplicativos Python. Ele fornece visualizações ricas e interativas para as diferentes características do seu programa Python, como uso de memória e tempo de execução.
Está disponível sob uma licença BSD e suporta Python 3.4 e superior.
Conclusão
O desempenho do aplicativo é um fator crucial para atender às expectativas dos usuários finais. E se ocorrerem problemas de desempenho, você deve estar pronto para diagnosticar o problema antes de afetar a experiência do usuário final.
Portanto, continue otimizando seus aplicativos e corrija os problemas imediatamente para continuar oferecendo desempenho de aplicativo super-rápido para os usuários usando as ferramentas que mencionei neste artigo.
Aqui está uma tabela de comparação rápida mostrando os criadores de perfil acima e para que eles são mais usados.
Nome
línguas
espião
Pitão
piroscópio
Python, Ruby, Ir
Bubbleprof
Node.js
Pyinstrument
Pitão
XdebugName
PHP
SPX
PHP
Prefixo
Python, .NET, Java, Node.js, Ruby, PHP
Escaleno
Pitão
VisualVMName
Java
Orbit Profiler
C, C++
Uber JVM Profiler
Java
tracy
PHP
vprof
Pitão