火焰图介绍

火焰图是一个非常好的分析工具,可以直观地显示每个函数耗费的时间占比。

火焰图是性能优化领域大神Brendan D. Gregg的杰作,他在Flame Graphs一文里详细介绍了火焰图的用法。 并且贡献了一个火焰生成工具FlameGraph,这个工具可以将调用栈采样数据转换成火焰图,Perf Examples中提到了它的用法。采样数据也可以用其它工具采集,比如OpenResty的作者章宜春贡献的stapxx

Brendan D. Gregg的英文文章看起来吃力,可以参考阮一峰写的如何读懂火焰图?

火焰图是这个样子的(它是一个动态图,右键查看图像):

火焰图

横向是按照字母顺序排序的函数名,每个函数的宽度占比等于这个函数在采样中出现次数占比,也就等同于它耗费的时间比例。越宽的函数,耗费的的时间占比越大。

纵向是调用关系,上层的函数被下层的函数调用,最上层的函数是采样时正在占用CPU的函数。

如果在最上层存在很宽的函数,那么这个函数就是导致性能无法提升的罪魁祸首,需要重点分析优化。

火焰图的颜色没有特殊含义,只是为了方便查看,每个函数的颜色都是随机生成的,千万不要误以为和颜色有关,你应当关注的是函数的宽度。

任何性能工具生成的采用数据都可以用来生成火焰图:

Linux: perf, eBPF, SystemTap, and ktap
Solaris, illumos, FreeBSD: DTrace
Mac OS X: DTrace and Instruments
Windows: Xperf.exe

八卦一下:

Brendan D. Gregg在文章中写道,他是在解决MySQL的性能问题时,产生了火焰图的创意。但是他采集了很多的文本数据,不方便查看,于是研究了一下怎样将采样数据可视化。他借鉴了Neelakanth and Roch的相关研究,用采样占比取代了时间占比,只选取了暖色调的颜色,生成了火焰一般的图形。这项工作是在2011年完成。

后来火焰图的创意被Google借鉴,植入了Chrome浏览器,用来分析网页性能,在开发者工具的性能选项卡中可以看到,不过chrome中的火焰图和这里的火焰图不一样,它的x轴是时间轴,并且是倒火焰形状,上层函数调用下层函数。

Chrome中的火焰图

在具体使用上,火焰图可以用来分析CPU占用情况、内存申请情况、未占用CPU时的情况,并且演化出“冷热(aHHot/Code)和“差异火焰图(Differential)”。

参考


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