Linux性能分析工具与图形化方法 _Linux

在项目开发中，经常会遇到程序启动时间过长、CPU使用率过高等问题，这个时候需要依靠性能分析工具来定位性能的消耗点。本文介绍三个常用的工具的入门级使用及图形化方法，供大家参考。
本文介绍perf、gprof和valgrind三个性能分析工具，及其分析结果图形化的方法，旨在让大家更快的上手使用工具。出于篇幅的限制，本文不会对每种工具的使用参数及结果分析做详细的介绍，只做入门级的使用说明。
每个工具的介绍会分成简介、使用说明、图形化方法三个部分。
每种工具的结果都会基于下面这段代码：
#include <unistd.h>using namespace std;#define NUM 500000void init(int* int_array){ for(int i=0;i<NUM;i++){int_array[i]=i; }}void accu(int* int_array,long& sum ){ for(int i=0;i<NUM;i++){sum+=int_array[i];usleep(3); } }int main(){ int int_array[NUM]; init(int_array); long sum=0; accu(int_array,sum);}这段代码在V615机器上执行了31s，最大CPU使用率为8.3%(top结果)
一、Perf1.1 简介Perf是内置于linux内核源码树中的性能剖析(profiling)工具。其基于事件采样原理，以性能事件为基础，常用于性能瓶颈的查找与热点代码的定位。
1.2 使用perf的使用可以分为两种方式：

直接使用perf启动服务
挂接到已启动的进程

第一种方式不需要root权限，第二种方式需要root权限
基于入门级使用这一前提，直接介绍一下使用方式：
perf record -e cpu-clock -g./run或者perf record -e cpu-clock -g-p 4522使用ctrl+c中断perf进程，或者在程序执行结束后，会产生perf.data的文件，使用
perf report会产生结果分析，如图

文章插图

1.3 图形化方法perf的结果可以生成火焰图。生成火焰图需要借助Flame Graph
clone代码或者直接下载压缩包到服务器上。以压缩包为例，是一个命名为：FlameGraph-master.zip的文件，假设其解压后的目录为：/data
基于1.2产生的perf.data，后续步骤如下：

1、使用perf script工具对perf.data进行解析perf script -i perf.data &> perf.unfold2、将perf.unfold中的符号进行折叠：/data/stackcollapse-perf.pl perf.unfold &> perf.folded3、最后生成svg图：/data/flamegraph.pl perf.folded > perf.svg

生成的火焰图如下：

文章插图
【Linux性能分析工具与图形化方法】
关于火焰图的含义及分析网上有很多文章，这里不再赘述
需要C/C++ Linux服务器架构师学习资料私信“资料”（资料包括C/C++，Linux，golang技术，Nginx，ZeroMQ，MySQL，redis，fastdfs，MongoDB，ZK，流媒体，CDN，P2P，K8S，Docker，TCP/IP，协程，DPDK，ffmpeg等），免费分享

文章插图

二、Gprof2.1 简介gprof用于监控程序中每个方法的执行时间和被调用次数，方便找出程序中最耗时的函数。在程序正常退出后，会生成gmon.out文件，解析这个文件，可以生成一个可视化的报告
2.2 使用方法使用gprof，需要在编译时，加入-pg选项
另外只有在程序正常退出后才会生成gmon.out，kill进程的方法是没法生成gmon.out的。对于那些线程会一直run的服务，需要修改代码，让程序在某个时间点停止。
重新编译后，正常启动程序即可；然后在程序运行结束后，会生成gmon.out文件
使用如下命令，生成报名文件（其中run是二进制的名字）：
gprof -b run gmon.out >>report.txtreport.txt打开如下图所示：

文章插图

2.3 图形化方法gprof的结果文件需要借助gprof2dot.py和graphviz来展示
使用gprof2dot.py生成dot文件
Python gprof2dot.pyreport.txt>report.dot 需要说明的是，这里要求服务器已经安装了python，并且要求gprof2dot.py与安装的python版本匹配。这两者是否匹配是一个需要运气、并且解决起来很无聊的事情，我的服务器上安装的python是2.6.6，第一次从网上下载的gprof2dot-2017.9.19与python版本就不匹配，执行会出错。目前使用的版本与2.6.6是兼容的，如果需要可以与我联系。
dot的打开需要graphviz工具，我是在windows下安装的graphviz，这个工具下载很简单。下载后使用gvedit.ext打开前一个步骤产生的report.dot文件即可