13 Software de creación de perfiles para depurar problemas de rendimiento de aplicaciones

El propósito de su aplicación es brindar un buen servicio a sus usuarios finales.

Debe ser rápido, receptivo, fácil de usar y confiable, entre otras funcionalidades deseables.

Pero mantener su software de una manera que siga brindando un rendimiento de alto nivel no es tan fácil.

Cuando su código comienza a llamar a funciones innecesarias, se tropieza con sí mismo, detecta errores y entra en bucles adicionales, puede resultar en ineficiencias. Su aplicación podría volverse lenta, no responder o comportarse de manera errática.

Y si no soluciona estos problemas, el rendimiento general de la aplicación se ve afectado.

En consecuencia, sus clientes pueden irritarse o dejar de usar su aplicación por completo debido a un rendimiento deficiente y velocidad lenta. No solo degrada su reputación, sino que también le cuesta en términos de ingresos y beneficios. Por lo tanto, su código debe analizarse, revisarse y depurarse para lograr un rendimiento óptimo. Y la forma más rápida de hacerlo es mediante el uso de una herramienta de creación de perfiles de software para supervisar y depurar sus códigos y eliminar los cuellos de botella relacionados con el rendimiento.

En este artículo, aprenderá sobre la creación de perfiles de software y cómo puede ayudarlo. Y luego, lo guiaré a través de algunas de las mejores herramientas de creación de perfiles para depurar su aplicación y optimizar su rendimiento.

¿Qué es la creación de perfiles de software?

La creación de perfiles de software es un análisis de código dinámico en el que se investiga el comportamiento de un programa utilizando los datos recopilados mientras se ejecuta el programa. Su objetivo es determinar varias secciones del programa que debe optimizar para aumentar la velocidad de la aplicación, la capacidad de respuesta y disminuir su consumo de memoria y recursos.

Un generador de perfiles de software normalmente mide la duración y frecuencia de las llamadas a funciones junto con la complejidad de la memoria o el tiempo asociada con un programa. También hay perfiladores específicos disponibles, como perfiladores de memoria.

La generación de perfiles se realiza generalmente instrumentando el código fuente del programa. Los perfiladores pueden utilizar diferentes técnicas de elaboración de perfiles, como métodos instrumentados, basados ​​en eventos, estadísticos o de simulación.

¿Por qué es importante la creación de perfiles de software?

La creación de perfiles de software es necesaria para determinar el uso de recursos y el tiempo de ejecución asociados con una función específica. Ayuda optimizar el velocidad del programa y, al mismo tiempo, asegurarse de que consume un mínimo de recursos.

Además, se hace para rastrear y optimizar el uso de la CPU y el tiempo de ejecución de los comandos.

Por lo tanto, es necesario elegir la herramienta de creación de perfiles de software adecuada para garantizar que pueda depurar los problemas relacionados con el rendimiento más rápido para mejorar su eficiencia y brindar una mejor experiencia al usuario final. Muchos perfiladores también vienen con informes detallados y gráficos interactivos y visualizaciones que lo ayudan a encontrar la causa raíz exacta de los problemas, lo que facilita su solución.

Entonces, aquí hay una lista de algunos de los mejores perfiladores de software que puede probar y díganos qué funcionó mejor para usted.

py-spy

py-espía es un excelente generador de perfiles de muestreo para Python. Esto le permite echar un vistazo a todas las cosas en las que su aplicación basada en Python dedica su tiempo.

Para esto, no tienes que modificar tus códigos o reiniciar el programa por completo. py-spy implica una sobrecarga baja y se desarrolla en Herrumbre para ejecutar una mayor velocidad. No está diseñado para operar en el mismo proceso en el que se ejecuta su programa basado en python perfilado. Esto implica que py-spy es altamente seguro para usar contra los códigos de producción basados ​​en Python.

La herramienta le permite registrar perfiles, generar gráficos de llamas para crear archivos SVG interactivos. También puede ver otras opciones, como cambiar las tasas de muestreo, extensiones C nativas para la creación de perfiles, subprocesos, identificadores de subprocesos y más. Puede obtener una vista en vivo de las funciones que suceden en sus programas usando el comando 'superior' y mostrar la pila de llamadas actual usando el comando 'volcar' para cada hilo de pitón.

Es compatible con todas las versiones de intérprete de CPython, como 2.3 - 2.7 y 3.3 - 3.8. Puede instalar py-spy desde PyPI o GitHub.

Pyroscope

El software de creación de perfiles continua de código abierto de Piroscopio le ayuda a depurar todos los problemas de rendimiento dentro de su aplicación en minutos.

Puede iniciar el servidor seguido por el agente sin importar lo que use, Docker, Linux, o si está buscando documentos Ruby o Go, Pyroscope lo cubre. Incluso si su objetivo es diez segundos o diez meses de datos de creación de perfiles de software, su motor de almacenamiento de diseño personalizado realiza consultas rápidas.

No necesita preocuparse por la sobrecarga o el rendimiento de las aplicaciones, ya que utilizan tecnología de creación de perfiles de muestreo que no afecta el rendimiento. Pyroscope almacena sus datos de creación de perfiles de manera eficiente; por lo tanto, es rentable para usted incluso si desea almacenar diferentes datos de creación de perfiles de varias aplicaciones durante años.

Funciona en macOS, Linux y Docker, y admite programas escritos en Python, Goy Ruby.

Bubbleprof

burbujaprof by Clinic.js proporciona una forma nueva y única de perfilar su software escrito en Node.js. Utiliza una interfaz de usuario de 'burbuja' que ayuda a todos, desde expertos hasta principiantes, a determinar el tiempo asincrónico que pasa en su aplicación.

Visualiza cómo operan sus procesos de Node.js observando sus operaciones asincronizadas, agrupándolas, calculando los retrasos y mapeándolos.

Bubbleprof determina los tiempos de operación al observar el tamaño de las burbujas dentro de un grupo específico de operaciones que puede ser su código, un núcleo de nodo o un módulo. También agrupa a los grupos adyacentes para reducir el desorden.

Para calcular los retrasos a medida que la operación fluye de un grupo a otro, Bubbleprof mide la longitud de la flecha que conecta las burbujas. Además de esto, también utiliza diferentes colores en los procesos de medición. Simultáneamente, las líneas de color internas representan una mezcla de tipos de operaciones asíncronas como causa de la demora.

Pyinstrument

Optimiza tus códigos Python con Pyinstrumento.

Le muestra por qué su código Python es lento y lo ayuda a diagnosticar los problemas para que pueda tener un rendimiento increíblemente rápido.

Para utilizar Pyinstrument, no es necesario escribir un script de Python; simplemente llame a Pyinstrument usando la línea de comando directamente. Su secuencia de comandos se ejecutaría normalmente y la herramienta produciría un resumen en color de las áreas en las que la aplicación pasó su tiempo. También viene con una API de Python que facilita aún más el proceso.

Tiene la opción de perfilar las solicitudes web en Frasco y Django también, para lo cual han mantenido documentación elaborada. Aquí, tenga en cuenta que Pyinstrument ofrece un perfil estadístico que registra la pila de llamadas cada 1 ms en lugar de rastrear cada llamada de función realizada por su programa.

Es ventajoso ya que los perfiladores estadísticos implican una sobrecarga más baja en comparación con los perfiladores de rastreo. A medida que registra toda la pila, el seguimiento de las costosas llamadas a funciones se vuelve sencillo. Además de esto, Pyinstrument también oculta (por defecto) los marcos de la biblioteca, lo que le permite concentrarse en aplicaciones o módulos responsables de afectar el rendimiento.

La depuración de problemas de rendimiento se hace más fácil porque Pyinstrument registra el tiempo empleado en el tiempo de "reloj de pared". La herramienta rastrea todo el tiempo del programa para leer archivos, descargar datos, comunicarse con una base de datos, etc.

Xdebug

Para mejorar los problemas de rendimiento de su código y hacer que su experiencia de desarrollo sea un poco más divertida, Xdebug viene con una amplia gama de capacidades para la creación de perfiles y la depuración.

En realidad, es una extensión de PHP que le permite encontrar el cuellos de botella en su PHP aplicación y analizar su rendimiento utilizando herramientas de visualización externas para generar gráficos de rendimiento.

Xdebug crea una salida detallada que muestra la ruta de la aplicación para llegar a un error, incluidos los parámetros que pasó a una función determinada. Esto se hace para rastrear los errores. Para ayudar a un desarrollador a comprender las cosas con claridad, genera información codificada por colores junto con vistas estructuradas.

También viene con un depurador remoto que puede usar para conectar Xdebug con un código en ejecución, IDE o navegador para ver los puntos de interrupción del código y ejecutar los códigos línea por línea. Otra característica que ofrece es la cobertura de código que muestra cuánto se ejecutó el código de su programa y también le ayuda con las pruebas unitarias.

SPX

EXtensión de creación de perfiles simple (SPX) es una extensión de creación de perfiles diseñada para PHP. Tiene algunas propiedades únicas que lo distinguen de otras extensiones de creación de perfiles. Es completamente GRATUITO de usar y se limita solo a su infraestructura, lo que significa que no hay riesgo de fugas de datos.

La simplicidad de SPX lo hace muy fácil de usar: todo lo que necesita es configurar una línea de comando o una variable de entorno para perfilar un script. O también puede activar el botón de opción en una página web para perfilar el script. Como resultado, no tiene que instrumentar su código manualmente.

También es compatible con un script de línea de comandos en ejecución: Ctrl-C. Además de esto, este proceso también elimina la necesidad de utilizar un lanzador de línea de comandos o una extensión de navegador dedicada. SPX admite múltiples métricas de alrededor de 22, incluidos varios tiempos y métricas de memoria, objetos, archivos en uso, E / S, etc.

Puede recopilar datos sin salir del contexto. Su interfaz de usuario web permite configurar / habilitar la creación de perfiles para la sesión del navegador actualmente en uso y enumera todos los detalles e informes del script perfilado. La interfaz de usuario web le permite seleccionar un informe específico para un análisis más profundo y presenta algunas visualizaciones interactivas como Flamegraph, perfil plano y línea de tiempo que pueden escalar a llamadas de función en millones.

Prefix

Prefijo de Stackify es un generador de perfiles de código liviano y fácil de instalar que a muchos desarrolladores les encanta. Le ayuda a eliminar los cuellos de botella en el rendimiento de su aplicación para optimizarla y mejorar la experiencia del usuario.

Las capacidades superiores de rastreo y generación de perfiles de Prefix le permiten encontrar rápidamente excepciones ocultas, consultas SQL lentas y más. Proporciona a sus desarrolladores el poder real de APM (supervisión del rendimiento de la aplicación). Para esto, Prefix valida el rendimiento del código de la forma en que está escrito y le permite enviar códigos de mejor rendimiento para probar.

De esta manera, recibe menos tickets de soporte del lado de la producción y ayuda a los gerentes de desarrollo a alcanzar los objetivos antes. Descubra todas las consultas de bajo rendimiento, los cuellos de botella desconocidos y las consultas generadas por ORM.

También puede realizar un seguimiento de cada parámetro de llamada SQL, descargar los tiempos y ver los registros afectados. Prefix también facilita la detección de patrones N + 1. Olvídese de clasificar todos esos registros desordenados; júntelos para localizar problemas fácilmente.

Prefix le permite encontrar el contexto de un registro sospechoso dentro de una solicitud de consulta directamente y saltar de un registro a un seguimiento para depurarlo sin esfuerzo. Prefix arroja luz sobre las dependencias de bajo rendimiento, lo cual es útil para encontrar excepciones ocultas y trabajar con código heredado o secciones de framework. Estas dependencias pueden ser servicios web, servicios de terceros, servicios de caché y otros.

Prefix funciona en Windows y Mac y es compatible con .Net, Ruby, Java, PHP, Python y Node.js.

Scalene

Escaleno es un generador de perfiles de memoria, CPU y GPU de alta precisión y alto rendimiento para programas basados ​​en Python. Ofrece varias ventajas sobre otros perfiladores, como ejecutar órdenes de magnitudes más rápidas y entregar información más detallada.

Scalene es increíblemente rápido y utiliza muestreo en lugar de instrumentación. Ni siquiera depende de las facilidades de rastreo de Python. Además de esto, su sobrecarga suele ser inferior al 10-20%. Esta herramienta realiza perfiles de software a nivel de línea y apunta a aquellas líneas de códigos responsables del tiempo de ejecución de su programa.

Estos detalles son más valiosos que los de la creación de perfiles a nivel de función. Scalene separa el tiempo dedicado exclusivamente a Python del de código nativo que incluye bibliotecas. Como la mayoría de los programadores de Python no optimizarán el rendimiento del código nativo, los desarrolladores pueden centrar sus esfuerzos en optimizar los códigos que usted realmente puede mejorar.

Destaca los puntos de acceso en rojo que le facilitan la detección del tiempo de CPU / asignación de memoria y separa fácilmente el tiempo del sistema para encontrar problemas de E / S. Scalene puede informar el tiempo de la GPU, perfilar el uso de la memoria y rastrear el uso de la CPU. Scalene también puede identificar posibles fugas de memoria, volumen de copia de perfiles y generar perfiles reducidos para líneas de código que consumen más del 1% de la CPU.

VisualVM

La herramienta de resolución de problemas todo en uno para Java, VM visual, está diseñado para ser utilizado tanto en la fase de producción como en la de desarrollo. Es un software visual que integra funcionalidades de creación de perfiles ligeras y herramientas JDK de línea de comandos.

VisualVM supervisa las aplicaciones que se ejecutan en Java 1.4+ y las soluciona utilizando varias tecnologías como JMX, jvmstat, Attach API y Serviceability Agent. Esta herramienta es perfecta para diferentes requisitos de ingenieros de calidad, administradores de sistemas y usuarios finales.

Detecta de forma remota y local aplicaciones basadas en Java que se ejecutan automáticamente y las enumera. La herramienta también le permite definir los programas manualmente utilizando la conexión JMX. Para cada proceso, muestra datos de tiempo de ejecución típicos como PID, argumentos pasados, inicio de JDK, clase principal, indicadores de JVM, versión de JVM y propiedades del sistema y los argumentos.

VisualVM supervisa el uso de la CPU, el montón y el metaespacio o la memoria de generación permanente, los subprocesos en ejecución y las clases cargadas en una aplicación. Muestra todos los subprocesos en ejecución en una línea de tiempo con tiempos agregados para dormir, correr, estacionar, monitorear y esperar.

Tanto los perfiladores de instrumentación como de muestreo se pueden realizar utilizando VisualVM para la gestión de la memoria y el rendimiento de las aplicaciones. Muestra volcados de subprocesos para proporcionar información rápida sobre los procesos. También visualiza y crea instantáneas .hprof bajo demanda para ayudarlo a descubrir ineficiencias en el uso del montón y depurar fugas de memoria.

Además, VisualVM puede leer datos básicos en un proceso basado en Java bloqueado junto con su entorno. Puede analizar sus aplicaciones sin conexión; Puede guardar el entorno de ejecución de la aplicación y la configuración con volcados de montón tomados, volcados de subprocesos e instantáneas de creación de perfiles que puede procesar sin conexión en una etapa posterior.

Funciona en Windows, Linux y Unix.

Orbit Profiler

Visualice su aplicación C / C ++ y encuentre problemas de rendimiento rápidamente usando Perfilador de órbita. Esta es una herramienta de depuración y un generador de perfiles independiente que tiene como objetivo ayudar a los desarrolladores a ver y comprender el flujo de ejecución de la aplicación compleja.

Proporciona una vista nítida de todo lo que sucede dentro de la aplicación para que pueda eliminar rápidamente los cuellos de botella de rendimiento y restaurar el alto rendimiento de su aplicación.

Orbit Profiler puede funcionar en cualquier aplicación C o C ++ de manera eficiente, siempre que pueda acceder al archivo PDB. A continuación, comenzará a generar perfiles una vez que complete la descarga de su programa. La herramienta salta al proceso de destino, se engancha a las funciones seleccionadas y realiza la creación de perfiles.

Incluso puede funcionar en sus compilaciones finales o de envío optimizadas. Además de la instrumentación dinámica, Orbit Profiler también ofrece capacidades de muestreo 'siempre activas', que son rápidas, están disponibles todo el tiempo y son sólidas.

Funciona en Windows y Linux.

Uber JVM Profiler

Combinado con capacidades avanzadas de creación de perfiles, Analizador de JVM de Uber es otra buena opción para sus aplicaciones basadas en Java.

Ofrece un agente de Java que recopila varios seguimientos de pila y métricas para los procesos de Spark / Hadoop JVM de manera distribuida, por ejemplo, métricas de memoria / CPU / IO.

La herramienta puede rastrear argumentos y métodos de Java en códigos de usuario sin cambiarlos. También puede usarlo para rastrear la latencia de llamadas de los nodos de nombre HDFS para cada aplicación Spark y encontrar problemas. Incluso puede rastrear las rutas de archivos HDFS de la aplicación Spark para encontrar archivos calientes y realizar una mayor optimización.

Uber JVM Profiler se creó originalmente para perfilar aplicaciones Spark que generalmente incluyen muchas máquinas o procesos para una aplicación. Por lo tanto, las personas pueden correlacionar métricas fácilmente para estas máquinas o procesos.

Sin embargo, la herramienta funciona como un agente Java típico y puede usarla para cualquiera de sus procesos JVM. Sus características incluyen:

• Depuración del uso de memoria de los ejecutores de aplicaciones Spark, como la memoria de montón de Java, la memoria nativa, la memoria que no es de montón, el grupo de búfer y el grupo de memoria
• Depurar el uso de la CPU y el tiempo de recolección de basura
• Depurar métodos de clase java por su frecuencia y tiempo o Perfiles de duración
• Perfilado de argumentos (depuración y seguimiento de la llamada al método de clase java y su valor de argumento)
• Generación de perfiles de Stacktrack y Flamegraphs para el tiempo de CPU
• Depuración de métricas de E / S y métricas de subprocesos de JVM

Tracy

Tracy es una herramienta útil para ayudar a los desarrolladores a depurar programas PHP fácilmente. Tiene un diseño amigable y características avanzadas como soporte CLI, depuración de llamadas AJAX y más.

Puede encontrar y corregir errores rápidamente, volcar variables, registrar errores, visualizar el consumo de memoria y determinar el tiempo de ejecución de consultas o scripts. El uso de códigos de colores y resaltar los problemas en rojo con explicaciones claras le ayuda a visualizar las excepciones y los errores fácilmente y a comprenderlos.

Tracy viene con funcionalidad de registro y autodetección del entorno. Almacena datos en archivos de registro y muestra mensajes de error del servidor a un visitante durante los tiempos de inactividad. Tracy también puede integrarse con Drupal 7, OpenCart, WordPress y más.

vprof

vprof es un generador de perfiles visual para aplicaciones Python. Proporciona visualizaciones ricas e interactivas para las diferentes características de su programa Python, como el uso de memoria y el tiempo de ejecución.

Está disponible bajo una licencia BSD y es compatible con Python 3.4 y superior.

Para concluir

El rendimiento de la aplicación es un factor crucial para cumplir con las expectativas de los usuarios finales. Y si ocurren problemas de rendimiento, debe estar listo para diagnosticar el problema antes de afectar el experiencia del usuario final.

Por lo tanto, siga optimizando sus aplicaciones y solucione los problemas de inmediato para continuar brindando un rendimiento de aplicación súper rápido a los usuarios que utilizan las herramientas que mencioné en este artículo.

Aquí hay una tabla de comparación rápida que muestra los perfiladores anteriores y para qué se utilizan principalmente.