AWS* のインスタンスで利用可能なインテル® VTune™ プロファイラーの機能

この記事は、インテル® デベロッパー・ゾーンに公開されている「Intel® VTune™ Profiler Functionality on AWS* Instances」の日本語参考訳です。

はじめに

インテル® VTune™ プロファイラーは、グラフィカルおよびコマンドライン・インターフェイスを使用してソフトウェアとハードウェアのパフォーマンス解析を行うことができるパフォーマンス・プロファイリング・ツールです。データ収集のタイプは次の 3 つです。

ソフトウェア (ユーザーモードのホットスポットとスレッド) – これらの収集は一般にソフトウェア・ベースで、ハードウェア・イベントに依存しません。
ハードウェア (イベントベースのホットスポットとスレッド、マイクロアーキテクチャー解析および HPC 特性) – これらの収集はハードウェア・ベースで、一部のハードウェア・イベントを使用します。
メモリー (メモリーアクセスと帯域幅解析) – この収集はハードウェア・ベースで、CPU の外部で発生するイベント (アンコアイベント) を使用します。

Amazon Web Services* (AWS*) は、その Elastic Compute Cloud* (EC2*) サービスで、ユーザーに多くのインスタンス・タイプとサイズを提供しています。一部のインテル® VTune™ プロファイラーの収集タイプは、ハイパーバイザーが必要なハードウェア・カウンターを提供しない特定のインスタンスでは利用できません。

テストしたインスタンス

インスタンスで利用可能なインテル® VTune™ プロファイラーの機能
インスタンス	サポートしているインテル® VTune™ プロファイラーの収集	アプリケーション・パフォーマンス・スナップショットのサポート
c5.xlarge	ソフトウェアのみ	いいえ
c5.9xlarge	ソフトウェア、ハードウェア	はい
c5.12xlarge	ソフトウェア、ハードウェア	はい
c5.18xlarge	ソフトウェア、ハードウェア	はい
c5.24xlarge	ソフトウェア、ハードウェア	はい
c5.metal	すべて	はい
m5.4xlarge	ソフトウェアのみ	いいえ
m5.8xlarge	ソフトウェアのみ	いいえ
m5.12xlarge	ソフトウェア、ハードウェア	はい
m5.16xlarge	ソフトウェアのみ	いいえ
m5.24xlarge	ソフトウェア、ハードウェア	はい
m5.metal	すべて	はい
r5.8xlarge	ソフトウェアのみ	いいえ
r5.12xlarge	ソフトウェア、ハードウェア	はい
r5.16xlarge	ソフトウェアのみ	いいえ
r5.24xlarge	ソフトウェア、ハードウェア	はい
r5.metal	すべて	はい

インスタンスの説明

テストしたインスタンスは、さまざまなサイズの C5、R5、および M5 インスタンスを含みます。これらのインスタンスはすべて、インテル® Xeon® スケーラブル・プロセッサー (開発コード名 Skylake および Cascade Lake) を使用しています。C5 インスタンスはコンピューティング最適化インスタンスで、効率的で費用対効果の高いパフォーマンスを提供します。R5 インスタンスはメモリー最適化インスタンスで、大量のメモリーを制御して効果的なパフォーマンスを提供します。そして M5 インスタンスは汎用のインスタンスで、メモリー、計算能力およびネットワーク・リソースを最適化したパフォーマンスを提供します。

パフォーマンス・モニタリング・ユニット (PMU)

PMU は、キャッシュミス、キャッシュヒットおよび経過サイクルなどのマイクロアーキテクチャー・イベントを監視するオンチップ・ハードウェアで、オペレーティング・システムやアプリケーションがプロセッサー上でどのように動作しているか解析します。PMU には、2 種類のイベント (ハードウェアおよびソフトウェア) があります。ハードウェア・イベントは、命令、CPU サイクルとキャッシュ・リファレンスを含み、ソフトウェア・イベントは、コンテキスト・スイッチとページフォルトを含みます。

Linux* でインテル® VTune™ プロファイラーを使用してこれらのイベントを収集するには、2 つの方法があります。

Linux* Perf ツール – PMU とその機能へのアクセスを提供するインターフェイス。Perf は、イベントの数がしきい値に達したときに記録する、イベント・ベース・サンプリング (EBS) などのモードも提供します。Perf は、デフォルトカーネルですでにインストールされています。
インテル® VTune™ プロファイラーの sep ドライバー – インテル® VTune™ プロファイラー・パッケージの一部として提供され、PMU アクセスが検出された場合にインストールされます。インテル® VTune™ プロファイラーが sep ドライバーを使用できない場合、perf を使用して収集します。現時点では、sep ドライバーはメタル・インスタンスでのみサポートされています。

PMU をフルサポートしないインスタンス

インテル® VTune™ プロファイラーのホットスポット解析、マイクロアーキテクチャー全般解析および HPC パフォーマンス特性解析などの解析タイプでは、リタイアした命令数やサイクル数などのハードウェア・データを提供するため PMU イベントにアクセスする必要があります。AWS* のインスタンスで PMU イベントにアクセスできるかどうかは、インスタンスのサイズに依存します。テストしたインスタンスは、2 ソケットのインテル® Xeon® スケーラブル・プロセッサー上で実行しました。ソケットの一部を使用することは CPU リソースの共有につながる可能性があるため、一方または両方のソケットのすべてを使用するインスタンス・サイズのみ、PMU アクセスが可能です。テストした大きなインスタンスのうち、M5.16xlarge インスタンスと R5.16xlarge インスタンスは、1 つのソケットのすべてともう 1 つのソケットの一部を使用するため、PMU イベントをサポートしません。そのため、ハードウェア解析を行うことはできません。

インテル® VTune™ プロファイラー – アプリケーション・パフォーマンス・スナップショット

アプリケーション・パフォーマンス・スナップショット (APS) は、Linux* 向けインテル® VTune™ プロファイラーに含まれているユーティリティーです。APS は、アプリケーションの MPI と OpenMP* のインバランス、メモリーアクセスの効率、浮動小数点 (FPU)、I/O およびメモリーデータを迅速に表示する機能も提供します。このデータを解析した後、インテル® VTune™ プロファイラーで追加の解析を行う方法を表示します。

APS にも、インテル® VTune™ プロファイラーのハードウェア解析タイプと同じ制限があります。APS は、PMU イベントにアクセスできる場合にのみ実行できます。

インテル® VTune™ プロファイラー – プラットフォーム・プロファイラー

プラットフォーム・プロファイラーもインテル® VTune™ プロファイラーに含まれているユーティリティーです。ストレージレイアウト、メモリーとディスク I/O、CPU 周波数、命令ごとのサイクル数 (CPI)、消費電力などのハードウェア構成の問題を特定できるように支援するため、システムレベルでプロファイルを行います。

プラットフォーム・プロファイラーは、メタル・インスタンスでのみ使用できます。

メタル・インスタンスと非メタル・インスタンス

一部のインスタンス・タイプには、最大の非メタル・インスタンスと同じサイズのメタル・インスタンスがあります。例えば、c5.24xlarge の vCPU の数は c5.metal と同じで、同じハードウェアを利用しているように見えます。主な違いは、24xlarge インスタンスは、メモリーアクセス解析で使用されるアンコアイベントを含む、PMU へのフルアクセスを妨げるハイパーバイザーを使用していることです。その結果、インテル® VTune™ プロファイラーの機能は最大の非メタル・インスタンスでは制限されますが、同等のメタル・インスタンスでは制限されません。

製品とパフォーマンス情報

¹ インテル® コンパイラーでは、インテル® マイクロプロセッサーに限定されない最適化に関して、他社製マイクロプロセッサー用に同等の最適化を行えないことがあります。これには、インテル® ストリーミング SIMD 拡張命令 2、インテル® ストリーミング SIMD 拡張命令 3、インテル® ストリーミング SIMD 拡張命令 3 補足命令などの最適化が該当します。インテルは、他社製マイクロプロセッサーに関して、いかなる最適化の利用、機能、または効果も保証いたしません。本製品のマイクロプロセッサー依存の最適化は、インテル® マイクロプロセッサーでの使用を前提としています。インテル® マイクロアーキテクチャーに限定されない最適化のなかにも、インテル® マイクロプロセッサー用のものがあります。この注意事項で言及した命令セットの詳細については、該当する製品のユーザー・リファレンス・ガイドを参照してください。

注意事項の改訂 #20110804