软件的性能分析，往往需要查看 CPU 耗时，了解瓶颈在哪里。perf和火焰图是性能分析的利器。本文主要介绍它们的基本用法。

一、perf性能分析工具

perf （performance 的缩写）是 Linux 系统原生提供的性能分析工具，会返回 CPU 正在执行的函数名以及调用栈（stack）。它的主要作用是对程序的调用栈进行采样分析，通过调用栈反推出函数的调用次数、关系和CPU消耗时间。

1、安装perf

perf包含在linux-tools库里，我们可以通过下方的指令来安装它：

sudo apt install linux-tools-common linux-tools-generic linux-tools-`uname -r`

2、录制CPU执行堆栈

通常，它的执行频率是 99Hz（每秒99次），如果99次都返回同一个函数名，那就说明 CPU 这一秒钟都在执行同一个函数，可能存在性能问题。

sudo perf record -F 99 -a -g -p `pidof ./bin/test` -o perf.data -- sleep 30

上面的代码中，perf record表示记录，-F 99表示每秒99次，-a 表示对所有的CPU核采样，-g表示记录调用栈，-p 指定要分析的进程号，-o 指定输出文件（默认为perf.data），sleep 30则是持续30秒。

运行后会在当前目录产生一个默认名为perf.data的文本文件。如果一台服务器有16个 CPU，每秒抽样99次，持续30秒，就得到 47,520 个调用栈，长达几十万甚至上百万行，文件会非常庞大。

3、统计调用栈出现百分比

为了便于阅读，perf record命令可以统计每个调用栈出现的百分比，然后从高到低排列。

sudo perf report -i perf.data -n --stdio -f

这个结果还是不易读，所以我们需要用到下方转换为火焰图的工具。

二、FlameGraph火焰图生成工具

火焰图是基于 perf 结果产生的 SVG 图片，用来展示 CPU 的调用栈。

1、安装FlameGraph

下载火焰图生成工具FlameGraph：

git clone https://github.com/brendangregg/FlameGraph.git

2、生成火焰图

#　根据perf.data生成火焰图的步骤
sudo perf script -i perf.data > perf.unfold
./FlameGraph/stackcollapse-perf.pl perf.unfold > perf.folded
./FlameGraph/flamegraph.pl perf.folded > perf.svg
#　以上步骤也可以合为下边的指令
sudo perf script -i perf.data | ./FlameGraph/stackcollapse-perf.pl | ./FlameGraph/flamegraph.pl > perf.svg

3、查看火焰图

把svg文件拖到浏览器里即可查看：

• y 轴表示调用栈，每一层都是一个函数。调用栈越深，火焰就越高，顶部就是正在执行的函数，下方都是它的父函数。
• x 轴表示抽样数，如果一个函数在 x 轴占据的宽度越宽，就表示它被抽到的次数多，即执行的时间长。注意，x 轴不代表时间，而是所有的调用栈合并后，按字母顺序排列的。
• 颜色没有特殊含义，因为火焰图表示的是 CPU 的繁忙程度，所以一般选择暖色调。

火焰图就是看顶层的哪个函数占据的宽度最大。只要有”平顶”（plateaus），就表示该函数可能存在性能问题。

*注：上图演示的是一个DDS收发演示进程，抓取过程中除了收发没有做其他工作，所以可以看到DDS占用了较多的CPU时间。

*注：增加了其他处理工作的进程，可以看到消息收发依然是占用了主要的CPU时间，其他线程占用了剩下的CPU时间。

 

yan 23.3.3

 

参考：

FlameGraph

如何读懂火焰图？

Linux perf命令详解及常用参数解析

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