O que é um Profiler?

Um profiler é uma ferramenta usada para medir e analisar o desempenho de um programa de software.

Ele ajuda os desenvolvedores a identificar gargalos, otimizar o uso de recursos e melhorar a eficiência do código.

O Tracy Profiler é um exemplo de profiler que se destaca por ser uma ferramenta de análise de desempenho em tempo real para aplicativos escritos em C++.

Funcionalidades de um Profiler como o Tracy:

1. Medição de Desempenho:

• Tempo de Execução: Mede o tempo que cada parte do código leva para ser executada.
• Uso de CPU e Memória: Analisa o consumo de CPU e memória, identificando áreas que podem estar causando lentidão ou desperdício de recursos.

2. Visualização de Dados:

• Gráficos e Relatórios: Gera gráficos e relatórios detalhados que ajudam a visualizar o desempenho do aplicativo.
• Timeline: Exibe uma linha do tempo das execuções de funções, permitindo uma análise detalhada do fluxo de execução.

3. Identificação de Gargalos:

• Funções Lentas: Identifica quais funções estão consumindo mais tempo de CPU.
• Bloqueios e Deadlocks: Detecta problemas de concorrência, como bloqueios e deadlocks.

4. Análise em Tempo Real:

• Feedback Imediato: Fornece feedback imediato durante a execução do programa, permitindo ajustes e otimizações em tempo real.

5. Integração com Ambientes de Desenvolvimento:

• Ferramentas de Debug: Pode ser integrado a ferramentas de debug para uma análise mais aprofundada.
• Suporte a Diversas Plataformas: Funciona em várias plataformas, como Windows, macOS e Linux.

Como o Tracy Profiler se Destaca:

• Baixa Sobrecarga: O Tracy é projetado para ter uma sobrecarga mínima, o que significa que ele não afeta significativamente o desempenho do aplicativo enquanto o perfilamento está ativo.
• Interface de Usuário Intuitiva: Fornece uma interface gráfica de usuário (GUI) intuitiva para a visualização de dados de perfilamento.
• Funcionalidades Avançadas: Oferece recursos avançados, como a captura de pilhas de chamadas, análise de alocação de memória, e suporte a sistemas multithread.

Exemplos de Uso:

• Desenvolvimento de Jogos: Otimização do desempenho de jogos, onde cada milissegundo conta para uma experiência fluida.
• Aplicativos de Tempo Real: Análise de desempenho de aplicativos que requerem respostas rápidas e consistentes.
• Software Empresarial: Identificação e resolução de gargalos em grandes sistemas de software empresarial para melhorar a eficiência e a escalabilidade.

Em resumo, um profiler como o Tracy é uma ferramenta essencial para qualquer desenvolvedor que deseja garantir que seu software funcione de maneira eficiente e sem problemas de desempenho.

Com quais ferramentas o Tracy Profiler foi desenvolvido?

O Tracy Profiler é uma ferramenta sofisticada de profiling desenvolvida com uma combinação de várias tecnologias e bibliotecas que suportam sua funcionalidade e interface gráfica.

As principais ferramentas e bibliotecas utilizadas no desenvolvimento do Tracy Profiler são:

1. C++:

• A linguagem principal usada para desenvolver o Tracy Profiler. C++ é uma escolha comum para ferramentas de desempenho devido à sua eficiência e controle de baixo nível sobre os recursos do sistema.

  2. Dear ImGui:

• Uma biblioteca de interface gráfica para C++ que facilita a criação de interfaces gráficas intuitivas e de alta performance. Tracy usa Dear ImGui para construir sua interface de usuário, permitindo que os desenvolvedores visualizem os dados de profiling de maneira interativa e em tempo real.

3. OpenGL:

• Uma API de gráficos utilizada para renderização. O Tracy usa OpenGL junto com Dear ImGui para desenhar a interface gráfica e os gráficos de desempenho.

4. GLFW:

• Uma biblioteca que fornece uma interface simples para criar janelas, contextos OpenGL e capturar eventos de entrada. GLFW é usada no Tracy para gerenciar janelas e entradas de teclado e mouse.

5. Capstone Disassembly Framework:

• Uma framework de desmontagem multiplataforma utilizada para análise de código binário. No Tracy, o Capstone é usado para funções avançadas de profiling que envolvem a análise do código de máquina.

6. miniz:

• Uma biblioteca de compressão zlib/deflate usada para compressão de dados. O Tracy usa miniz para compactar os dados de profiling, facilitando a transmissão e armazenamento eficientes dos dados.

7. Threads e Sincronização (C++ Standard Library):

• O Tracy faz uso extensivo de threads para capturar dados de desempenho em tempo real sem interferir significativamente no desempenho do aplicativo monitorado.

8. Network Programming (C++ Standard Library):

• Para enviar dados de profiling do aplicativo monitorado para a interface do usuário do Tracy, técnicas de programação de rede são utilizadas.

Processo de Desenvolvimento

O desenvolvimento do Tracy Profiler envolve a combinação dessas ferramentas para criar uma aplicação que é ao mesmo tempo poderosa e eficiente.

A integração de Dear ImGui e OpenGL permite uma interface gráfica fluida e responsiva, enquanto bibliotecas como GLFW e Capstone fornecem suporte adicional para a funcionalidade avançada de profiling.

O uso de C++ e bibliotecas de compressão como miniz garante que o Tracy seja capaz de lidar com grandes volumes de dados de desempenho de maneira eficiente.

Benefícios da Escolha dessas Ferramentas

• Desempenho: A combinação de C++ e OpenGL garante que o Tracy seja capaz de operar com alta performance, crucial para uma ferramenta de profiling.
• Interatividade: Dear ImGui proporciona uma interface de usuário altamente interativa e customizável.
• Portabilidade: Bibliotecas como GLFW e miniz são multiplataforma, permitindo que o Tracy funcione em diferentes sistemas operacionais.
• Funcionalidade Avançada: O uso de frameworks como Capstone permite funcionalidades avançadas, como a análise de código de máquina e profiling detalhado.

Essas ferramentas e bibliotecas trabalham em conjunto para fazer do Tracy Profiler uma ferramenta robusta e eficaz para desenvolvedores que precisam analisar e otimizar o desempenho de seus aplicativos.

Instalação no Windows

A instalação no Windows consiste em

• Fazer o download na página de releases;
• Descompactar o arquivo compactado de extensão .7z;
• Entrar na pasta extraída e dar um duplo clique no arquivo: Tracy.exe

Caso queira fazer o download por aqui mesmo, basta clicar no botão abaixo:

De acordo com a data de publicação desse artigo, a versão mais recente é a 0.10.

Baixar o Tracy-0.10.7z

Instalação no macOS e em distros GNU/Linux

Em sistemas tipo Unix: macOS, FreeBSD e GNU/Linux você precisará antes de dependências tanto em tempo de execução quanto em tempo de compilação.

Utilize o Gerenciador de Pacotes do seu sistema operacional, exemplos: Brew, APT, Pacman, pkg, emerge, …

Exemplo no Ubuntu usando o APT:

Pesquise esses nomes de pacotes para seu sistema!

sudo apt install build-essential libdbus-1-dev libfreetype-dev libtbb-dev libglfw3-dev

Para Wayland, adicione: sudo apt install libxkbcommon-dev libwayland-dev libglvnd-dev.

Você precisa também do Capstone instalado.

Você pode tentar os pacotes dos repositórios do seu sistema, mas geralmente esses pacotes(salvo o Gentoo e Ports que compilam do código-fonte) estão com versões defasadas ou quebradas, e a maioria tem problemas ao executar o binário.

Logo, é recomendado remover esses pacotes caso estejam instalados e compilar o Capstone do código-fonte pra não ter problemas.

Então, para usar o pacote correto, é necessário remover, caso já tenha instalado:

sudo apt remove libcapstone-dev --purge
# Ou
sudo apt remove libcapstone3 --purge
# Para não correr nenhum risco, rode também
sudo apt autoremove
sudo apt autoclean

Compilar o Capstone:

git clone https://github.com/capstone-engine/capstone
git checkout 5.0.1
./make.sh
sudo ./make.sh install

Em seguida, adicione o diretório onde você baixou o capstone à variável de ambiente $PKG_CONFIG_PATH, exemplo:

echo 'export PKG_CONFIG_PATH="/caminho/para/o/capstone"' >> ~/.bashrc
exec $SHELL

Clonar, Compilar e Instalar o Tracy Profiler

Agora chegou a hora mais esperada! Rode os comandos na ordem:

git clone https://github.com/wolfpld/tracy
cd tracy
git checkout v0.10
cd profiler/build/unix/
make LEGACY=1 # Para X11 ou só 'make' para Wayland

Se não usar a flag LEGACY=1 em X11 o binário irá abortar a operação após execução. Outra coisa, se nçao fizer checkout na tag(git checkout v0.10), o diretório build não estará disponível.

Executando:

./Tracy-release

Instalar:

sudo install -v Tracy-release /usr/local/bin/tracy-profiler

Utilização

Para utilizar o Tracy não é tão simples para iniciantes, mas há ajudas, manuais, PDFs, … para lhe auxiliar!

Rodando:

tracy-profiler

Tracy Profiler rodando! Clique na imagem para abrir numa nova aba para ver melhor.

Usando o help:

tracy-profiler --help

Manual:

wget -q https://github.com/wolfpld/tracy/releases/latest/download/tracy.pdf && xdg-open tracy.pdf

Exemplos

Versão Web

Links úteis

• https://github.com/wolfpld/tracy
• https://www.youtube.com/watch?v=ghXk3Bk5F2U&ab_channel=CppCon
• https://davespace.xyz/blog/building-tracy-profiler-on-linux

Informação adicional

Se você só clonar e compilar de forma tradicional com CMake ou Meson, isso só instala a biblioteca estática com CMake e a dinâmica com Meson, exemplo:

CMake

git clone https://github.com/wolfpld/tracy
cd tracy
cmake -B build .
cd build && make
sudo make install

Meson

git clone https://github.com/wolfpld/tracy
cd tracy
meson build
ninja

Assim você poderá usar a biblioteca em seus código fonte para aplicações específicas:

# include <tracy/Tracy.hpp>

E usar diretivas e flags específicas.

Caso queira saber os locais de instalação:

[100%] Built target TracyClient
Install the project...
-- Install configuration: ""
-- Installing: /usr/local/lib64/libTracyClient.a
-- Installing: /usr/local/include/tracy/TracyC.h
-- Installing: /usr/local/include/tracy/Tracy.hpp
-- Installing: /usr/local/include/tracy/TracyD3D11.hpp
-- Installing: /usr/local/include/tracy/TracyD3D12.hpp
-- Installing: /usr/local/include/tracy/TracyLua.hpp
-- Installing: /usr/local/include/tracy/TracyOpenCL.hpp
-- Installing: /usr/local/include/tracy/TracyOpenGL.hpp
-- Installing: /usr/local/include/tracy/TracyVulkan.hpp
-- Installing: /usr/local/include/client/tracy_concurrentqueue.h
-- Installing: /usr/local/include/client/tracy_rpmalloc.hpp
-- Installing: /usr/local/include/client/tracy_SPSCQueue.h
-- Installing: /usr/local/include/client/TracyArmCpuTable.hpp
-- Installing: /usr/local/include/client/TracyCallstack.h
-- Installing: /usr/local/include/client/TracyCallstack.hpp
-- Installing: /usr/local/include/client/TracyCpuid.hpp
-- Installing: /usr/local/include/client/TracyDebug.hpp
-- Installing: /usr/local/include/client/TracyDxt1.hpp
-- Installing: /usr/local/include/client/TracyFastVector.hpp
-- Installing: /usr/local/include/client/TracyLock.hpp
-- Installing: /usr/local/include/client/TracyProfiler.hpp
-- Installing: /usr/local/include/client/TracyRingBuffer.hpp
-- Installing: /usr/local/include/client/TracyScoped.hpp
-- Installing: /usr/local/include/client/TracyStringHelpers.hpp
-- Installing: /usr/local/include/client/TracySysPower.hpp
-- Installing: /usr/local/include/client/TracySysTime.hpp
-- Installing: /usr/local/include/client/TracySysTrace.hpp
-- Installing: /usr/local/include/client/TracyThread.hpp
-- Installing: /usr/local/include/common/tracy_lz4.hpp
-- Installing: /usr/local/include/common/tracy_lz4hc.hpp
-- Installing: /usr/local/include/common/TracyAlign.hpp
-- Installing: /usr/local/include/common/TracyAlloc.hpp
-- Installing: /usr/local/include/common/TracyApi.h
-- Installing: /usr/local/include/common/TracyColor.hpp
-- Installing: /usr/local/include/common/TracyForceInline.hpp
-- Installing: /usr/local/include/common/TracyMutex.hpp
-- Installing: /usr/local/include/common/TracyProtocol.hpp
-- Installing: /usr/local/include/common/TracyQueue.hpp
-- Installing: /usr/local/include/common/TracySocket.hpp
-- Installing: /usr/local/include/common/TracyStackFrames.hpp
-- Installing: /usr/local/include/common/TracySystem.hpp
-- Installing: /usr/local/include/common/TracyUwp.hpp
-- Installing: /usr/local/include/common/TracyYield.hpp
-- Installing: /usr/local/share/Tracy/TracyTargets.cmake
-- Installing: /usr/local/share/Tracy/TracyTargets-noconfig.cmake
-- Installing: /usr/local/share/Tracy/TracyConfig.cmake

cpp

Marcos Oliveira

Desenvolvedor de software

https://github.com/terroo