Go语言开发——性能分析工具pprof｜ 青训营笔记

Francis15
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这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 5 天

课程内容与选题缘由

回顾了一下之前性能调优的课程，打算巩固一下性能调优工具pprof的使用以后查阅

pprof简介

pprof是Go语言中用于可视化和性能分析的工具。它可以收集程序运行时的性能数据，并生成分析报告。通过这些报告，开发者可以找到程序中性能瓶颈，并采取措施优化程序性能。

pprof有很多用法，常用的有以下几种:

  1. 在程序中添加运行时间点，生成性能数据文件，再用pprof工具分析该文件
  2. 直接在程序运行时，通过http服务暴露出来pprof数据
  3. 通过运行pprof命令分析运行中的程序

pprof模块介绍

pprof视图类型—View

  • 调用图Graph
  • 火焰图FlameGraph
  • 源码Source
  • 反汇编Disassemble

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调用图Graph

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火焰图FlameGraph

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  • 每一块代表一个函数，越长占用CPU的时间越长
  • 火焰图是动态的，支持点击块进行分析

源码Source

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展示占据资源的函数代码细节

pprof采样类型—Sample

  • CPU
  • 堆内存—Heap
  • 协程—Goroutine
  • 锁—Mutex
  • 阻塞—Block
  • 线程创建—ThreadCreate

CPU

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  • flat：当前函数本身的执行耗时
  • flat%：flat占CPU总时间的比例
  • sum%：上面每一行的flat%总和
  • cum：当前函数本身加上其调用函数的总耗时
  • cum%：cum占CPU总时间的比例

堆内存

prrof分析页面中，堆内存的分析有4种sample：

  • alloc_objects：程序累积申请的对象数
  • inuse_objects：程序当前持有的对象数
  • alloc_space：程序累计申请的内存大小
  • inuse_space：程序当前占用的内存大小

通常我们只看inuse_space的数据，但是可能有一些函数的内存消耗没有被发现，因为存在内存被分配之后马上被GC掉的情况，依然会造成性能损失。

因此我们在分析堆内存的消耗数据是，要检查inuse_space和alloc_space的数据。

Goroutine

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该火焰图中，由上到下表示协程的调用顺序

阻塞

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go tool pprof <http://localhost:6060/debug/pprof/goroutine> 报告中的阻塞可能不会显示完全，是因为有节点被过滤了，所以得不到显示。

pprof的使用

导入"net/http/pprof"包

import _ "net/http/pprof"

pprof命令

top

在命令行中获取各函数的资源消耗数据

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list

list+函数名

获取对应函数消耗资源的代码位置

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web

⚠️ 必须先安装好Graphviz和dot环境

获取性能分析的svg格式图片

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go tool pprof 相关

命令行中输入 go tool pprof + 相关内容 的命令查看详细数据

  • 示例命令
//在命令行中查看运行性能
go tool pprof "<http://localhost:6060/debug/pprof/profile?seconds=10>"

//在localhost:8080 排查CPU问题
go tool pprof -http=:8080 <http://localhost:6060/debug/pprof/profile>

//在localhost:8080 排查堆内存问题
go tool pprof -http=:8080 <http://localhost:6060/debug/pprof/heap>

//在localhost:8080 排查协程问题
go tool pprof -http=:8080 <http://localhost:6060/debug/pprof/goroutine>

//在localhost:8080 排查阻塞问题
go tool pprof -http=:8080 <http://localhost:6060/debug/pprof/block>

//在localhost:8080 排查锁问题
go tool pprof -http=:8080 <http://localhost:6060/debug/pprof/mutex>

Graphviz

用pprof的web 命令获取性能分析的时候

必须先下载Graphviz——一款开源的图形可视化软件，以及配置DOT环境，否则无法生成页面

  • Grapphviz配置教程

【VS Code】Windows10下VS Code配置Graphviz和DOT语言环境_memcpy0的博客-CSDN博客

pprof采样过程与原理

CPU

  • 采样对象：函数调用 和 他们占用的时间
  • 采样率：100次/秒，固定值
  • 采样时间：从 手动启动 到 手动结束

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Heap

  • 采样程序通过内存分配器在堆上分配和释放的内存，记录分配/释放的大小和数量
  • 采样率：每分配512KB记录一次，可在运行开头修改，1为每次分配均记录
  • 采样时间：从程序运行开始到采样时
  • 采样指标：alloc_space, alloc_objects, inuse_space, inuse_objects
  • 计算方式：inuse = alloc - free

Goroutine-协程 & ThreadCreate线程创建

  • Goroutine

    • 记录所有用户发起且在运行中的goroutine
    • runtime.main 的调用栈信息

  • ThreadCreate

    • 记录程序创建的所有系统线程的信息

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Block-阻塞

  • 采样阻塞操作的次数和耗时
  • 采样率：阻塞耗时超过阈值得分才会比记录，1 为每次阻塞的均记录

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Mutex-锁

  • 采样争夺锁的次数和耗时
  • 采样率：只记录固定比例的锁操作，1 为每次加锁的均记录
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