WindowsPerformanceMonitoring

UserPreferences

1. 개요
2. C++ 래퍼 구현
1. Perfmon.h
2. Perfmon.cpp
3. 샘플
3. 각종 병목 현상과 관련이 있는 카운터들
1. 메모리 관련 병목
2. CPU 관련 병목
3. 디스크 관련 병목
4. 캐시 관련 병목
5. 다중 CPU 머신에서의 병목
6. 네트워크 관련 병목
4. 참고
5. 링크
6. 다운로드

1 개요

윈도우즈 환경에서는 PDH(Performance Data Helper) 라이브러리를 이용해, 시스템의 성능/상태 정보를 쉽게 알아낼 수 있다. 서버 프로그램에다 이 기능을 집어넣고, 통계를 파일에다 기록해두면, 나중에 뭔가 눈에 보이지 않는 문제가 생겼을 때 대처할 수 있는 근거 자료가 된다.

CPU 사용량, 메모리 사용량 같은 것은 기본이고, TCP Connection reset, 디스크 IO량 등 알아낼 수 있는 정보는 상당히 다양하다.

인터페이스는 두 가지가 있다. PDH 래퍼를 이용할 수도 있고, 레지스트리를 직접 액세스할 수도 있는데, PDH를 이용할 경우에는 좀 더 쉽지만, pdh.dll 파일에 추가적인 종속성이 생기고, 레지스트리를 이용할 경우에는 종속성 문제는 피해갈 수 있으나, 코딩량이 많아진다.

2 C++ 래퍼 구현

2.1 Perfmon.h

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/// \file Perfmon.h
/// \author excel96
/// \date 2005.3.28
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#pragma once

#include <string>
#include <vector>

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/// \class Perfmon
/// \brief 성능 모니터링을 위한 PDH(Performance Data Helper) 라이브러리 래퍼
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

class Perfmon
{
private:
    struct IMPL;
    IMPL* m_pImpl;


public:
    /// \brief 생성자
    /// \param filename 로그 파일 이름. NULL일 경우 파일에다 기록하지 않는다.
    Perfmon(const char* filename = NULL);

    /// \brief 소멸자
    virtual ~Perfmon();


public:
    /// \brief 해당하는 카운터에 대한 데이터 수집을 시작한다.
    /// \param pszCounter 카운터 문자열
    /// \return bool 카운터를 무사히 추가한 경우에는 true를 반환하고, 뭔가
    /// 에러가 생긴 경우에는 false를 반환한다.
    bool start(const char* pszCounter);

    /// \brief 데이터 수집을 중지한다.
    void stop();

    /// \brief 현재 카운터의 값을 반환한다.
    /// \return long 카운터의 값
    long current() const;

    /// \brief 해당 경로 하위에 있는 카운터 객체 문자열들을 반환한다.
    /// \param path 경로 문자열.
    ///   - <pre>\object(parent/instance#index)\counter</pre>
    ///   - <pre>"\\LogicalDisk(*/*#*)\\*"</pre>
    ///   - <pre>"\\Network Interface(*/*#*)\\*"</pre>
    /// \return bool 카운터 객체를 무사히 얻어낸 경우에는 true, 뭔가 에러가
    /// 생긴 경우에는 false를 반환한다.
    static bool enumerate(const char* path, vector<string>& counters);
};




2.2 Perfmon.cpp

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/// \file Perfmon.cpp
/// \author excel96
/// \date 2005.3.28
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#include "ServerLibPCH.h"
#include "Perfmon.h"
#include <Pdh.h>
#include <PdhMsg.h>

#pragma comment(lib, "Pdh")

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/// \sturct Perfmon::IMPL
/// \brief Perfmon 클래스 내부 데이터 PIMPL
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

struct Perfmon::IMPL
{
    HQUERY      hQuery;      ///< 쿼리 핸들
    HCOUNTER    hCounter;    ///< 카운터 핸들
    HLOG        hLog;        ///< 로그 파일 핸들
    const char* szFilename;  ///< 파일 이름

    /// \brief 생성자
    IMPL(const char* filename)
    : hQuery(NULL), hCounter(NULL), hLog(NULL), szFilename(filename)
    {
    }

    /// \brief 해당하는 카운터에 대한 데이터 수집을 시작한다.
    /// \param pszCounter 카운터 문자열
    /// \return bool 카운터를 무사히 추가한 경우에는 true를 반환하고, 뭔가
    /// 에러가 생긴 경우에는 false를 반환한다.
    bool start(const char* pszCounter)
    {
        stop();

        if (PdhOpenQuery(NULL, 0, &hQuery) != ERROR_SUCCESS)
        {
            filelog(NULL, "PdhOpenQuery failed - %s", GetLastErrorString().c_str());
            Assert(false && "PdhOpenQuery failed");
            return false;
        }

        if (PdhValidatePath(pszCounter) != ERROR_SUCCESS)
        {
            filelog(NULL, "PdhValidatePath failed - %s", GetLastErrorString().c_str());
            Assert(false && "PdhValidatePath failed");
            return false;
        }

        if (PdhAddCounter(hQuery, pszCounter, 0, &hCounter) != ERROR_SUCCESS)
        {
            filelog(NULL, "PdhAddCounter failed - %s", GetLastErrorString().c_str());
            stop();
            Assert(false && "PdhAddCounter failed");
            return false;
        }

        if (szFilename != NULL)
        {
            DWORD dwLogType = PDH_LOG_TYPE_CSV;

            if (PdhOpenLog(szFilename,
                PDH_LOG_WRITE_ACCESS | PDH_LOG_CREATE_ALWAYS,
                &dwLogType, hQuery, 0, NULL, &hLog) != ERROR_SUCCESS)
            {
                filelog(NULL, "PdhOpenLog failed - %s", GetLastErrorString().c_str());
                stop();
                Assert(false && "PdhOpenLog failed");
                return false;
            }
        }

        return true;
    }

    /// \brief 데이터 수집을 중지한다.
    void stop()
    {
        if (hCounter)
            PdhRemoveCounter(hCounter);

        if (hQuery)
            PdhCloseQuery(hQuery);

        if (hLog)
            PdhCloseLog(hLog, PDH_FLAGS_CLOSE_QUERY);

        hQuery = NULL;
        hCounter = NULL;
        hLog = NULL;
    }

    /// \brief 현재 카운터의 값을 반환한다.
    /// \return long 카운터의 값
    long current() const
    {
        if (PdhCollectQueryData(hQuery) != ERROR_SUCCESS)
            return 0;

        PDH_FMT_COUNTERVALUE value;
        if (PdhGetFormattedCounterValue(
            hCounter, PDH_FMT_LONG, NULL, &value) != ERROR_SUCCESS)
        {
            return 0;
        }

        if (szFilename != NULL)
            PdhUpdateLog(hLog, "This is a comment.");

        return value.longValue;
    }
};


//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/// \brief 생성자
/// \param filename 로그 파일 이름. NULL일 경우 파일에다 기록하지 않는다.
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
Perfmon::Perfmon(const char* filename)
: m_pImpl(new IMPL(filename))
{
    AssertPtr(m_pImpl);
}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/// \brief 소멸자
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
Perfmon::~Perfmon()
{
    stop();
    delete m_pImpl;
}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/// \brief 해당하는 카운터에 대한 데이터 수집을 시작한다.
/// \param pszCounter 카운터 문자열
/// \return bool 카운터를 무사히 추가한 경우에는 true를 반환하고, 뭔가
/// 에러가 생긴 경우에는 false를 반환한다.
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
bool Perfmon::start(const char* pszCounter)
{
    return m_pImpl->start(pszCounter);
}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/// \brief 데이터 수집을 중지한다.
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
void Perfmon::stop()
{
    m_pImpl->stop();
}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/// \brief 현재 카운터의 값을 반환한다.
/// \return long 카운터의 값
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
long Perfmon::current() const
{
    return m_pImpl->current();
}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/// \brief 해당 경로 하위에 있는 카운터 객체 문자열들을 반환한다.
/// \param path 경로 문자열.
///   <pre>\object(parent/instance#index)\counter</pre>
///   <pre>"\\LogicalDisk(*/*#*)\\*"</pre>
///   <pre>"\\Network Interface(*/*#*)\\*"</pre>
/// \return bool 카운터 객체를 무사히 얻어낸 경우에는 true, 뭔가 에러가
/// 생긴 경우에는 false를 반환한다.
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
bool Perfmon::enumerate(const char* path, vector<string>& counters)
{
    HQUERY     hQuery = NULL;
    LPSTR      szCtrPath = NULL;
    DWORD      dwCtrPathSize = 0;
    PDH_STATUS status = ERROR_SUCCESS;
    bool       bResult = false;

    status = ::PdhOpenQuery(NULL, 0, &hQuery);
    if (status != ERROR_SUCCESS)
        return false;

    // First try with an initial buffer size.
    dwCtrPathSize = 1000;
    szCtrPath = (LPSTR)::GlobalAlloc(GPTR, dwCtrPathSize);

    status = ::PdhExpandCounterPath(path, szCtrPath, &dwCtrPathSize);

    // Check for a too small buffer.
    if (status == PDH_MORE_DATA)
    {
        // dwCtrPathSize has the required length, minus the last NULL
        dwCtrPathSize++;
        ::GlobalFree(szCtrPath);
        szCtrPath = (LPSTR)::GlobalAlloc(GPTR, dwCtrPathSize);
        status = ::PdhExpandCounterPath(path, szCtrPath, &dwCtrPathSize);
    }

    // Upon success, print all counter path names.
    if (status == PDH_CSTATUS_VALID_DATA)
    {
        LPTSTR ptr = szCtrPath;
        char buf[512] = {0, };
        while (*ptr)
        {
            sprintf_s(buf, sizeof(buf), "%s", ptr);
            counters.push_back(string(buf));
            ptr += strlen(ptr) + 1;
        }

        bResult = true;
    }

    ::GlobalFree(szCtrPath);
    ::PdhCloseQuery(hQuery);

    return bResult;
}




2.3 샘플

CPU 사용량과 IOCP 쪽에서 나오는 Nonpaged Pool 사용량을 화면 및 파일에다 출력한다.


#include "Perfmon.h"

int main()
{
    Perfmon cpu("cpu.csv");
    Perfmon mem("mem.csv");

    cpu.start("\\Processor(_Total)\\% Processor Time");
    mem.start("\\Memory\\Pool Nonpaged Bytes");

    for (int i=0; i<10; ++i)
    {
        Sleep(1000);
        printf("CPU load: %d%, Nonpaged bytes: %d KB\n",
            cpu.current(), mem.current() / 1024);
    }

    return 0;
}

3 각종 병목 현상과 관련이 있는 카운터들

각종 병목 현상과 관련 있는 카운터에 대한 정보는 Bottleneck-Detection Counters 페이지를 참고하기 바란다.



3.1 메모리 관련 병목

Counter	Description
\Memory\Page Faults/sec	초당 페이지 폴트 발생 횟수. 하드 폴트 및 소프트 폴트 모두를 포함한다.
\Memory\Page Reads/sec	하드 폴트를 해결하기 위해 디스크를 읽어들이는 횟수.
\Memory\Page Writes/sec	페이지 아웃을 위해 디스크에다 쓰는 횟수.
\Memory\Pages Input/sec	하드 폴트를 해결하기 위해 디스크를 읽어들이는 횟수.
\Memory\Pages Output/sec	페이지 아웃을 위해 디스크에다 쓰는 횟수.
\Memory\Available Bytes	메모리 여유분.
\Memory\Pool Nonpaged Bytes	전체 프로세스에 대한 Nopaged Pool에서의 할당량. 즉 Process(_Total )\ Pool Nonpaged Bytes의 양과 같다.
\Process\Page Faults/sec	해당 프로세스 내의 스레드에 의해 일어나는 초당 페이지 폴트의 횟수.
\Process\Working Set	해당 프로세스의 워킹 셋의 크기.
\Process\Private Bytes	현재 해당 프로세스만 사용할 수 있도록 할당된 메모리.
\Process\Page File Bytes	해당 프로세스가 사용하고 있는 페이징 파일의 크기.




3.2 CPU 관련 병목

Counter	Description
\Processor\% Processor Time	애플리케이션 또는 운영체제 관련 프로세스를 실행하는 데 들어간 시간의 비율. 즉 IDLE 상태의 반대.
\System\% Total Processor Time
\System\Processor Queue Length	프로세서 큐에 들어가 있는 스레드의 갯수. 이 큐에 들어가있는 있는 스레드는 모두 ready 상태다. 즉 이 큐가 길어진다는 말은 스레드가 CPU에 비해 너무 많다는 말이다.
\Process\% Privileged Time	간단히 말해 해당 프로세스가 시스템 콜에 사용한 시간의 비율.
\Process\% Processor Time	해당 프로세스가 자신의 코드를 실행하는데 사용한 시간의 비율.
\Process\% User Time	해당 프로세스가 User Mode에서 동작한 시간의 비율. 즉 시스템 콜을 제외하고, 자신의 코드를 실행하는데 사용한 시간의 비율.
\Process\Priority Base	해당 프로세스의 우선 순위.
\Thread\% Privileged Time	간단히 말해 해당 스레드가 시스템 콜에 사용한 시간의 비율.
\Thread\% Processor Time	해당 스레드가 자신의 코드를 실행하는데 사용한 시간의 비율.
\Thread\% User Time	해당 스레드가 User Mode에서 동작한 시간의 비율. 즉 시스템 콜을 제외하고, 자신의 코드를 실행하는데 사용한 시간의 비율.
\Thread\Context Switches/sec	해당 스레드가 콘텍스트 스위칭을 일으킨 횟수.
\Thread\Priority Base	스레드의 원래 우선 순위.
\Thread\Priority Current	스레드의 현재 우선 순위.
\Thread\Thread State	스레드의 상태. 0 - Initialized, 1 - Ready, 2 - Running, 3 - Standby, 4 - Terminated, 5 - Waiting, 6 - Transition, 7 - Unknown




3.3 디스크 관련 병목

Counter	Description
\PhysicalDisk\% Disk Time	해당 디스크가 읽기/쓰기 작업을 수행한 시간의 비율. 즉 IDLE하지 않았던 시간의 비율.
\PhysicalDisk\Avg. Disk Queue Length	해당 디스크 큐에 들어간 읽기/쓰기 작업의 평균 갯수.
\PhysicalDisk\Current Disk Queue Length	현재 디스크 큐에 들어가있는 IO 요청 갯수.
\PhysicalDisk\Avg. Disk Sec/Read	디스크에서 데이터를 읽어들이는데 걸린 평균 시간.
\PhysicalDisk\Avg. Disk Sec/Write	디스크에다 데이터를 쓰는데 걸린 평균 시간.
\PhysicalDisk\Disk Read Bytes/sec	읽기 작업을 하는 동안 초당 전송된 데이터의 크기.
\PhysicalDisk\Disk Write Bytes/sec	쓰기 작업을 하는 동안 초당 전송된 데이터의 크기.
\PhysicalDisk\Avg. Disk Bytes/Read	읽기 작업을 하는 동안 전송된 데이터의 평균.
\PhysicalDisk\Avg. Disk Bytes/Write	쓰기 작업을 하는 동안 전송된 데이터의 평균..
\PhysicalDisk\Disk Reads/sec	디스크에 요청된 작업 중에 읽기의 비율.
\PhysicalDisk\Disk Writes/sec	디스크에 요청된 작업 중에 쓰기의 비율.




3.4 캐시 관련 병목

Counter	Description
\Memory\Cache Bytes	현재 사용중인 모든 캐쉬 메모리의 총합.
\Memory\Cache Faults/sec	초당 캐쉬 폴트의 발생 횟수.
\Memory\Page Faults/sec	초당 페이지 폴트 발생 횟수. 하드 폴트 및 소프트 폴트 모두를 포함한다.
\Memory\Pages Input/sec	하드 폴트를 해결하기 위해 디스크를 읽어들이는 횟수.
\Memory\Pages Output/sec	페이지 아웃을 위해 디스크에다 쓰는 횟수.
\Cache\Copy Reads/sec	Shows the rate at which read operations from pages of the file system cache involve a copy read.
\Cache\Data Flushes/sec	Shows the rate at which the file system cache has flushed its contents to disk in response to a request to flush or to satisfy a write-through file write request.
\Cache\Copy Read Hits %	Shows the percentage of cache copy read requests that did not require a disk read to access the page in the cache. A copy read is a file read operation that is satisfied by a memory copy from a page in the cache to the application's buffer. The LAN redirector uses this method for retrieving information from the cache, as does the LAN server for small transfers. This method is also used by the disk file systems.
\Cache\Lazy Write Pages/sec	Shows the rate at which the Lazy Writer thread has written to disk.
\Cache\Lazy Write Flushes/sec	Shows the rate at which the Lazy Writer thread writes to disk.
\Cache\Read Aheads/sec	Shows the rate at which read operations from the file system cache detect sequential access to a file. The read aheads permit the data to be transferred in larger blocks than those being requested by the application, reducing the overhead per access.
\PhysicalDisk\Disk Reads/sec	디스크에 요청된 작업 중에 읽기의 비율.
\PhysicalDisk\Disk Writes/sec	디스크에 요청된 작업 중에 쓰기의 비율.




3.5 다중 CPU 머신에서의 병목

Counter	Description
\System\% Total Processor Time
\System\Processor Queue Length	프로세서 큐에 들어가 있는 스레드의 갯수. 이 큐에 들어가있는 있는 스레드는 모두 ready 상태다. 즉 이 큐가 길어진다는 말은 스레드가 CPU에 비해 너무 많다는 말이다.
\Processor\% Processor Time	애플리케이션 또는 운영체제 관련 프로세스를 실행하는 데 들어간 시간의 비율. 즉 IDLE 상태의 반대.
\Process\% Processor Time	해당 프로세스가 자신의 코드를 실행하는데 사용한 시간의 비율.
\Thread\% Processor Time	해당 스레드가 자신의 코드를 실행하는데 사용한 시간의 비율.




3.6 네트워크 관련 병목

Counter	Description
\Network Interface\Bytes Total/sec	해당 네트워크 인터페이스를 통해 초당 읽고 쓴 데이터의 크기.
\Network Interface\Bytes Sent/sec	해당 네트워크 인터페이스를 통해 초당 읽은 데이터의 크기.
\Network Interface\Bytes Received/sec	해당 네크워크 인터페이스를 통해 초당 쓴 데이터의 크기.
\Protocol_layer_object\Segments Received/sec	현재 연결된 연결을 통해 받은 세그먼트의 갯수.
\Protocol_layer_object\Segments Sent/sec	현재 연결된 연결을 통해 쓴 세그먼트의 갯수. 재전송 데이터만 들어간 세그먼트는 제외.
\Protocol_layer_object\Frames Sent/sec
\Protocol_layer_object\Frames Received/sec
\Server\Bytes Total/sec	해당 서버가 네트워크를 통해 읽거나 쓴 데이터의 크기.
\Server\Bytes Received/sec	해당 서버가 네트워크를 통해 읽은 데이터의 크기.
\Server\Bytes Transmitted/sec	해당 서버가 네트워크를 통해 쓴 데이터의 크기.
\Network Segment\% Network Utilization


Protocol_layer_object 항목은 TCP, UDP 등을 말한다.

4 참고

• MSDN에 보면 pdh.h 파일만 include 하면 다 되는 것처럼 되어 있으나, pdhmsg.h 파일도 포함해야 각종 상수들(PDH_XXX 시리즈)을 사용할 수 있다.
  
  
  

5 링크

• Custom Performance Analysis using the Microsoft Performance Data Helper
  
• Access Raw Data with Performance Counters in Visual C++
  
• A Desktop Performance Monitor
  
  
• MSKB > RAM, Virtual Memory, Pagefile and all that stuff
  
• MSKB > Performance Data Helper Queries Do Not Work After 15-Second Timeout
  
  
  
  

6 다운로드

• Windows 2000 Server Resource Kit - Server Operations Guide (CHM)
  
리소스킷에 포함되어 있는 문서로서, 성능 모니터링과 관련된 내용이 자세히 들어가있다.

• see also Profiling
  

• CategorySystemProgramming, CategoryOptimization