Perf与火焰图

一、Perf

Perf 是基于Linux 2.6+系统的一款性能分析工具。它可以用来分析应用程序和内核的性能问题，从而全面理解应用程序中的性能瓶颈。

[root@bugwz ~]# perf --help

 usage: perf [--version] [--help] [OPTIONS] COMMAND [ARGS]

 The most commonly used perf commands are:
   annotate        Read perf.data (created by perf record) and display annotated code
   archive         Create archive with object files with build-ids found in perf.data file
   bench           General framework for benchmark suites
   buildid-cache   Manage build-id cache.
   buildid-list    List the buildids in a perf.data file
   data            Data file related processing
   diff            Read perf.data files and display the differential profile
   evlist          List the event names in a perf.data file
   inject          Filter to augment the events stream with additional information
   kmem            Tool to trace/measure kernel memory properties
   kvm             Tool to trace/measure kvm guest os
   list            List all symbolic event types
   lock            Analyze lock events
   mem             Profile memory accesses
   record          Run a command and record its profile into perf.data
   report          Read perf.data (created by perf record) and display the profile
   sched           Tool to trace/measure scheduler properties (latencies)
   script          Read perf.data (created by perf record) and display trace output
   stat            Run a command and gather performance counter statistics
   test            Runs sanity tests.
   timechart       Tool to visualize total system behavior during a workload
   top             System profiling tool.
   probe           Define new dynamic tracepoints
   trace           strace inspired tool

 See 'perf help COMMAND' for more information on a specific command.

annotate：读取perf record生成的数据文件，如果目标文件具有调试符号，则源代码将与汇编代码一起显示，如果对象中没有调试信息，则会显示带注释的程序集；
archive：根据perf record生成的数据文件记录的build-id，将所有被采样到的elf文件打包，利用此压缩包，可以在任何机器上分析数据文件中记录的采样数据；
bench：perf中内置的benchmark，可对对系统性能进行摸底；
buildid-cache：用来管理perf文件的buildid缓存，每个elf文件都有独一无二的buildid，buildid被perf用来将elf文件和它的性能数据关联起来；
build-list：列出数据文件中记录的所有buildid；
data：数据文件的相关处理；
diff：对比两个数据文件的差异。能够给出每个符号（函数）在热点分析上的具体差异；
evlist：列出数据文件perf.data中所有性能事件；
inject：过滤perf record的数据流，并将其定向到标准输出，在被分析代码中的任何一点，都可以向事件流中注入其它事件；
kmem：针对内核内存（slab）子系统进行追踪测量的工具；
kvm：用来追踪测试运行在KVM虚拟机上的Guest OS；
list：查看当前系统支持的所有性能事件，包括硬件性能事件、软件性能事件以及检查点；
lock：分析内核中的锁信息，包括锁的争用情况，等待延迟等；
mem：分析内存存取情况；
record：收集采样信息，并将其记录在数据文件中，随后可通过其它工具对数据文件进行分析；
report：读取perf record创建的数据文件，并给出热点分析结果；
sched：针对调度器子系统的分析工具；
script：执行perl或python写的功能扩展脚本、生成脚本框架、读取数据文件中的数据信息等；
stat：执行某个命令，收集特定进程的性能概况，包括CPI、Cache丢失率等；
test：对当前软硬件平台进行健全性测试，可用此工具测试当前的软硬件平台是否能支持perf的所有功能；
timechart：针对测试期间系统行为进行可视化的工具；
top：可实时查看当前系统进程函数占用率情况；
probe：关于syscall的工具；
trace：用于定义动态检查点；

1.1、使用示例

按照每秒99次的采样频率对进程号为13294的进程进行持续30秒的性能分析，并将结果记录在当前目录的perf.data文件中：

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

perf record：表示记录；
-F 99：每秒99次采集；
-g ：采集符号；
-p 13204：进程号，即对哪个进程进行分析；
sleep 30：持续30秒；

监测进程号为10034的进程的函数占用率情况：

sudo perf top -p 10034

二、火焰图

火焰图是依据 perf 的分析结果而产生的一个 SVG 图片，它是一种可视化堆栈跟踪样本的方法。

x 轴：表示抽样的样本总体，每个函数都被绘制成矩形，其宽度相当于样本数，宽度越大表示该函数被抽到的次数越多，即执行的时间越长；
y 轴：表示堆栈深度，顶部是正在执行的函数，下方是它的父函数，火焰越高表示调用栈越深；

2.1、将perf数据转换为火焰图

下载火焰图项目，需要用到项目的相关脚本：
git clone https://github.com/brendangregg/FlameGraph.git
用 perf script 工具对perf.data进行解析：
perf script -i perf.data > perf.unfold

将 perf.unfold 中的符号进行折叠：

./FlameGraph/stackcollapse-perf.pl perf.unfold > perf.folded

生成svg火焰图：

./FlameGraph/flamegraph.pl perf.folded > perf.svg

一、Perf

1.1、使用示例

二、火焰图

2.1、将perf数据转换为火焰图

三、参考链接