Sinatra とか Rails とかは Rack の上で動きます
ということで Rack ミドルウェアを使って手軽にプロファイリングを取りましょう
Gemfile の適当な場所に以下を足します
Gemfile
gem 'ruby-prof'
gem 'rack-contrib'
gem の最新は使えないので github から取るようにしましょう（2015/08/02 今年に入ってからgemも更新されるようになったようなので普通にgemでいいみたいです）
そして Rack::Profiler を読み込みます
config.ru
require 'ruby-prof'
require 'rack/contrib/profiler'
use Rack::Profiler
これで準備完了です
あとはプロファイリングを取りたい URL の GET クエリに profile=process_time を付与します
こうするといい感じの HTML が表示されるのでそれを見ましょう！
これでお手軽にプロファイリングを取れます