ℹ️ 本文基于 Go 1.13。

Go 为我们提供了一个工具，可在运行时启用跟踪并获得程序执行的详细视图。 借助 trace 软件包，可以通过测试的标识-trace 启用此工具，从 pprof 进行实时跟踪，或者在我们的代码中的任何地方启用此工具。 该工具功可以更强大，因为你可以使用自定义 traces 对其进行增强。 让我们回顾一下它的工作原理。

流程

该工具的流程非常简单。 每个事件，例如内存分配； 垃圾收集器的所有阶段； Go 标准库会静态记录 goroutine 在运行，暂停等时的状态，并将其格式化以供以后显示。 但是，在开始录制之前，Go 首先“停止了世界”，并对当前 goroutine 及其状态进行了快照。

这将使之后 Go 能够正确构建每个 goroutine 的生命周期。 流程如下：

跟踪之前的初始化阶段 

然后，将收集到的事件推送到缓冲区，当达到最大容量时，该缓冲区随后将刷新到完整缓冲区列表。 这是此流程的图：

每个 P 的的跟踪事件收集 

跟踪器现在需要一种将这些跟踪事件转存到输出的方法。 为此，当跟踪开始时，Go 会生成专用于此的 goroutine。 该 goroutine 将在数据可用时转存数据并在数据不可用时候停放等待。 这是它的表示：

专用 goroutine 读取并转存跟踪事件 

现在流程非常清楚，让我们回顾一下记录的跟踪事件。

跟踪

生成跟踪事件后，可以通过运行命令 go tool trace my-output.out 来完成可视化。 让我们以一些跟踪事件为例：

使用 go tool 跟踪 

其中大多数都很简单。 与垃圾收集器相关的跟踪位于蓝色 GC 线下：

垃圾收集器的跟踪 

快速回顾：

• STW 是垃圾收集器中的两个“停止世界”阶段。 在这两个阶段中，goroutine 会停止。

• GC（idle）是在没有工作时标记内存的 goroutine。

• MARK ASSIST 是在分配过程中帮助标记内存的 goroutine。

• 一旦垃圾收集器完成，GXX runtime.bgsweep 是内存扫描阶段。

• GXX runtime.gcBgMarkWorker 是帮助标记内存的专用后台 goroutine。

但是，有些跟踪不容易理解。 让我们对其进行回顾，以更好地理解它们：

• 当处理器与线程相关联时，将调用 proc start。 当启动新线程或从系统调用恢复时，就会发生这种情况。

• 当线程与当前处理器解除关联时，将调用 proc stop。 当线程在系统调用中被阻塞或线程退出时，会发生这种情况。

• 在 goroutine 进行系统调用时会调用 syscall：

• 当 goroutine 从 syscall 中被取消阻塞时，显示标签（sysexit）：

Go 允许使用标准库自定义和可视化自己的跟踪。

自定义

我们可以定义的跟踪具有两个层次级别：

• 在任务的顶层，有开始和结束。

• 在该区域的子级别上。

这是它们的一个简单示例：

func main() {	ctx, task := trace.NewTask(context.Background(), "main start") 	var wg sync.WaitGroup	wg.Add(2) 	go func() {		defer wg.Done()		r := trace.StartRegion(ctx, "reading file")		defer r.End() 		ioutil.ReadFile(`n1.txt`)	}() 	go func() {		defer wg.Done()		r := trace.StartRegion(ctx, "writing file")		defer r.End() 		ioutil.WriteFile(`n2.txt`, []byte(`42`), 0644)	}() 	wg.Wait() 	defer task.End()}

这些新追踪可以通过自定义任务直接从工具中可视化：

自定义任务和区域 

可以记录一些日志到任务中：

ctx, task := trace.NewTask(context.Background(), "main start") trace.Log(ctx, "category", "I/O file") trace.Log(ctx, "goroutine", "2")

这些日志将在设置任务的 goroutine 下找到：

 自定义日志 

通过派生父任务的上下文等，这些任务也可以嵌入其他任务中。

但是，由于 pprof 的缘故，跟踪生产中的所有这些事件可能会在收集它们时稍微降低性能。

性能影响

一个简单的基准可以帮助理解跟踪的影响。 一个将带有标识-trace 运行，而另一个不带标识。 以下是带有 ioutil.ReadFile（）函数的基准测试的结果，该函数会生成很多事件：

name         time/op ReadFiles-8  48.1µs ± 0%name         time/op ReadFiles-8  63.5µs ± 0% // with tracing

在这种情况下，影响约为 35％，并且可能会因应用程序而异。 但是，某些工具（例如 StackDriver）允许在生产中进行持续配置，同时在我们的应用程序上保持少量开销。

本文编译自  Go: Discovery of the Trace Package

博客地址：https://www.chenjie.info/2321

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