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yunwei37
2025-06-17 22:46:19 -07:00
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# eBPF教程追踪CUDA GPU操作
# eBPF 与机器学习可观测:追踪 CUDA GPU 操作
你是否曾经想知道CUDA应用程序在运行时底层发生了什么GPU操作由于发生在具有独立内存空间的设备上因此调试和性能分析变得极为困难。在本教程中我们将构建一个强大的基于eBPF的追踪工具让你实时查看CUDA API调用。
@@ -22,6 +22,14 @@ CUDACompute Unified Device Architecture计算统一设备架构是NVIDI
- 错误代码和失败原因
- 操作的时间信息
## eBPF技术背景与GPU追踪的挑战
eBPFExtended Berkeley Packet Filter最初是为网络数据包过滤而设计的但现在已经发展成为一个强大的内核编程框架使开发人员能够在内核空间运行用户定义的程序而无需修改内核源代码或加载内核模块。eBPF的安全性通过静态分析和运行时验证器来保证这使得它能够在生产环境中安全地运行。
传统的系统追踪方法往往存在显著的性能开销和功能限制。例如使用strace等工具追踪系统调用会导致每个被追踪的系统调用产生数倍的性能损失因为它需要在内核空间和用户空间之间频繁切换。相比之下eBPF程序直接在内核空间执行可以就地处理事件只在必要时才将汇总或过滤后的数据传递给用户空间从而大大减少了上下文切换的开销。
GPU追踪面临着独特的挑战。现代GPU是高度并行的处理器包含数千个小型计算核心这些核心可以同时执行数万个线程。GPU具有自己的内存层次结构包括全局内存、共享内存、常数内存和纹理内存这些内存的访问模式对性能有着巨大影响。更复杂的是GPU操作通常是异步的这意味着当CPU启动一个GPU操作后它可以继续执行其他任务而无需等待GPU操作完成。另外CUDA编程模型的异步特性使得调试变得特别困难。当一个内核函数在GPU上执行时CPU无法直接观察到GPU的内部状态。错误可能在GPU上发生但直到后续的同步操作如cudaDeviceSynchronize或cudaStreamSynchronize时才被检测到这使得错误源的定位变得困难。此外GPU内存错误如数组越界访问可能导致静默的数据损坏而不是立即的程序崩溃这进一步增加了调试的复杂性。
## 我们追踪的关键CUDA函数
我们的追踪工具监控几个关键CUDA函数这些函数代表GPU计算中的主要操作。了解这些函数有助于解释追踪结果并诊断CUDA应用程序中的问题