perf + 火焰图用法 小结

要对新服务做性能测试，分析代码热点，初识 perf，做下总结

perf + 火焰图用法

要对新服务做性能测试，分析代码热点，初识 perf，做下总结

• 通过它，应用程序可以利用 PMU，tracepoint 和内核中的特殊计数器来进行性能统计。它不但可以分析指定应用程序的性能问题 (per thread)，也可以用来分析内核的性能问题，当然也可以同时分析应用代码和内核，从而全面理解应用程序中的性能瓶颈

• 通常，它的执行频率是 99Hz（每秒 99 次），如果 99 次都返回同一个函数名，那就说明 CPU 这一秒钟都在执行同一个函数，可能存在性能问题

sudo perf record -F 99 -p 13204 -g -- sleep 30

• 上面的代码中，perf record 表示记录，-F 99 表示每秒 99 次，-p 13204 是进程号，即对哪个进程进行分析，-g 表示记录调用栈，sleep 30 则是持续 30 秒

• 运行后会产生一个庞大的文本文件。如果一台服务器有 16 个 CPU，每秒抽样 99 次，持续 30 秒，就得到 47,520 个调用栈，长达几十万甚至上百万行。

• 为了便于阅读，perf record 命令可以统计每个调用栈出现的百分比，然后从高到低排列

火焰图简介

火焰图(flame graph), 是基于 perf 结果产生的 SVG 图片，用来展示 CPU 的调用栈

• y 轴表示调用栈，每一层都是一个函数。调用栈越深，火焰就越高，顶部就是正在执行的函数，下方都是它的父函数。

• x 轴表示抽样数，如果一个函数在 x 轴占据的宽度越宽，就表示它被抽到的次数多，即执行的时间长。注意，x 轴不代表时间，而是所有的调用栈合并后，按字母顺序排列的。

• 火焰图就是看顶层的哪个函数占据的宽度最大。只要有"平顶"（plateaus），就表示该函数可能存在性能问题。

• 颜色没有特殊含义，因为火焰图表示的是 CPU 的繁忙程度，所以一般选择暖色调。

火焰图互动性

火焰图是 SVG 图片，可以与用户互动。

• 鼠标悬浮

• 火焰的每一层都会标注函数名，鼠标悬浮时会显示完整的函数名、抽样抽中的次数、占据总抽样次数的百分比。下面是一个例子

Function: Taf::TC_Thread::threadEntry (7,665 samples, 49.9%)

• 点击放大

• 在某一层点击，火焰图会水平放大，该层会占据所有宽度，显示详细信息

• 左上角会同时显示"Reset Zoom"，点击该链接，图片就会恢复原样。

• 搜索

• 按下 Ctrl + F 会显示一个搜索框，用户可以输入关键词或正则表达式，所有符合条件的函数名会高亮显示

实例

登录宿主机或者容器

go -d A

查看进程 pid

ps aux|grep name

使用 perf 记录和生成

perf record -F 99 -p 101503 -m 4 -g -a -- sleep 60perf script > out.perf

制作火焰图

• 从 github 上 clone 下来

git clone https://github.com/brendangregg/FlameGraph.gitcd FlameGraph

• 处理 perf script

./stackcollapse-perf.pl out.perf > out.folded

• 绘制 SVG

./flamegraph.pl out.folded > pmCount.svg

火焰图局限性

调用栈不完整

• 当调用栈过深时，某些系统只返回前面的一部分（比如前 10 层）。

函数名缺失

• 有些函数没有名字，编译器只用内存地址来表示（比如匿名函数）。

火焰图示例

• http://res.imtt.qq.com/res_mtt/weather/pmCpuCount.svg

• 从图中看出，jce 的 display 方法是代码热点，占用 cpu 资源很高, 优化之后预计性能提升 20%+

后台服务性能测试常见指标

测试指标

QPS（吞吐量）

• 每秒钟系统能够处理的请求数、任务数

响应时间

• 服务处理一个请求或一个任务的耗时

错误率

• 一批请求中结果出错的请求所占比例

压测

参数

• 并发数

• 请求个数

分析

• req 个数

• 有效 rsp 个数

• 耗时分布

• 耗时随 QPS 上升的曲线

• QPS

• 第一次出现异常，即当前系统已经开始出现异常（QPS=有效 RSP/主调超时时间）

• 异常率统计

• 异常率=失败 RSP/REQ

优化

分析服务瓶颈

• top

• vmstat

• google-perftools

专项优化

• CPU 分析

• perf

• 火焰图

• 内存分析

参考

• 如何读懂火焰图？
  

• Linux 效能分析工具: Perf