go 的性能分析工具 pprof

pprof 功能有2种开启方式,对应两种包:

  • net/http/pprof:使用服务器的场景
  • runtime/pprof:使用在非服务器应用程序的场景

这两个本质上是一致的,net/http/pporf 也只是在 runtime/pprof 上的一层 web 封装

pprof 支持四种类型的分析:

  • CPU
    CPU 分析,采样消耗 cpu 的调用,这个一般用来定位排查程序里耗费计算资源的地方。
  • Memory
    内存分析,一般用来排查内存占用,内存泄露等问题。
  • Block
    阻塞分析,会采样程序里阻塞的调用情况。
  • Mutex
    互斥锁分析,采样互斥锁的竞争情况。
一个简单的例子
package main

import (
    "fmt"
    "net/http"
    _ "net/http/pprof"
)

var datas []string

func add(s string) []string {
    datas = append(datas, s)
    return datas
}

func main() {
    go func() {
        for {
            fmt.Println(add("hello world"))
        }
    }()

    http.ListenAndServe("0.0.0.0:6060", nil)
}

直接web访问:http://127.0.0.1:6060/debug/pprof/

image.png

需要注意的是:默认情况下是不会追踪 block 和 mutex 信息的,如果想要看这2个信息,需要在代码中加入:

runtime.SetBlockProfileRate(1) // 开启对阻塞操作的跟踪,block  
runtime.SetMutexProfileFraction(1) // 开启对锁调用的跟踪,mutex

这上面最能看出来的是 goroutine,可以从上面看出当前系统 goroutine 数量,这个对于定位 goroutine 数量泄漏非常方便。

分析数据

go tool pprof 工具可进行数据的分析。
命令格式:

go tool pprof [binary] [source]
- binary 是应用的二进制文件,用来解析各种符号,也可以不填。
- source 表示 profile 数据的来源,可以是本地的文件,也可以是 http 地址。

举例:

# cpu profile
go tool pprof http://127.0.0.1:6060/debug/pprof/profile

运行上述命令将会采样半分钟的cpu数据并进入一个交互界面,可以通过输入命令查看分析结果:


image.png

接着我们可以输入一些命令,来获取一些信息:

  • top
    列出cpu占用高的函数


    image.png

    还可以使用top20查看前20个函数。

  • list
    还可以使用list 函数名命令查看具体的函数分析,例如执行list logicCode查看我们编写的函数的详细分析。

  • traces
    列出函数调用栈

  • svg
    可以生成图形的形式查看当前资源监控。需要事先安装 graphviz。


    image.png
内存分配相关的数据查看
  • 查看当前内存分配数据
    go tool pprof -inuse_space http://127.0.0.1:8080/debug/pprof/heap
    go tool pprof -inuse_objects http://127.0.0.1:8080/debug/pprof/heap
    
  • 查看总共的内存分配数据
    go tool pprof -alloc_space http://127.0.0.1:8080/debug/pprof/heap
    go tool pprof -alloc_objects http://127.0.0.1:8080/debug/pprof/heap
    
火焰图

golang性能监控结果可以转换成火焰图来进行直观展示。
有两种方式:go-torch(golang version < 1.10)和 golang原生的pprof(golang version > 1.10+的pprof集成了火焰图功能)。
这里只介绍golang官方的火焰图。

go tool pprof -http=:6061 http://localhost:6060/debug/pprof/profile

从执行命令的过程,可以看到pprof工具 http://localhost:6060/debug/pprof/profile 获取监控数据,并保存到地:xxx.005.pb.gz。
然后对该文件进行分析,并启动一个Web服务器:http://localhost:6061。可以从第一行的菜单中切换View,选择Flame Graph即可显示火焰图。

火焰图的调用顺序从下到上,每个方块代表一个函数,它上面一层表示这个函数会调用哪些函数,方块的大小代表了占用资源值的多少(例如,CPU使用时间的长短,内存使用的大小等)。

pprof 与测试的结合

go test 命令有两个参数和 pprof 相关,它们分别指定生成的 CPU 和 Memory profiling 保存的文件:

  • cpuprofile:cpu profiling 数据要保存的文件地址
  • memprofile:memory profiling 数据要报文的文件地址

比如下面执行测试的同时,也会执行 CPU profiling,并把结果保存在 cpu.prof 文件中:

go test -bench . -cpuprofile=cpu.prof

参考资料
1、Go语言之pprof的性能调优
2、https://mp.weixin.qq.com/s/SvzMEdhxHfI9hYU62r1C7g
3、https://zhuanlan.zhihu.com/p/396363069
4、https://zhuanlan.zhihu.com/p/265080950

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