火焰图（Flame Graphs）

火焰图（Flame Graph）是由 Linux 性能优化大师 Brendan Gregg 发明的，和所有其他的 profiling 方法不同的是，火焰图以一个全局的视野来看待时间分布，它从底部往顶部，列出所有可能导致性能瓶颈的调用栈。

image.png

火焰图整个图形看起来就像一个跳动的火焰，这就是它名字的由来：

• 每一列代表一个调用栈，每一个格子代表一个函数
• 纵轴展示了栈的深度，按照调用关系从下到上排列，最顶上格子代表采样时，正在占用 cpu 的函数。
• 横轴的意义是指：火焰图将采集的多个调用栈信息，通过按字母横向排序的方式将众多信息聚合在一起。需要注意的是它并不代表时间。
• 横轴格子的宽度代表其在采样中出现频率，所以一个格子的宽度越大，说明它是瓶颈原因的可能性就越大。
• 火焰图格子的颜色是随机的暖色调，方便区分各个调用信息。
• 其他的采样方式也可以使用火焰图， on-cpu 火焰图横轴是指 cpu 占用时间，off-cpu 火焰图横轴则代表阻塞时间。
• 采样可以是单线程、多线程、多进程甚至是多 host，进阶用法可以参考附录进阶阅读

火焰图类型

常见的火焰图类型有 On-CPU，Off-CPU，还有 Memory，Hot/Cold，Differential 。

火焰图类型	横轴含义	纵轴含义	解决问题	采样方式
On-CPU	CPU 占用时间	调用栈	找出CPU占用高的问题函数，分析代码热路径	固定频率采样CPU调用栈

火焰图分析技巧

• 纵轴代表调用栈的深度（栈桢数），用于表示函数间调用关系：下面的函数是上面函数的父函数。
• 横轴代表调用频次，一个格子的宽度越大，越说明其可能是瓶颈原因。
• 不同类型火焰图适合优化的场景不同，比如 on-cpu 火焰图适合分析 cpu 占用高的问题函数，off-cpu 火焰图适合解决阻塞和锁抢占问题。
• 无意义的事情：横向先后顺序是为了聚合，跟函数间依赖或调用关系无关；火焰图各种颜色是为方便区分，本身不具有特殊含义

多练习：进行性能优化有意识的使用火焰图的方式进行性能调优（如果时间充裕）

如何绘制火焰图

Github上有 Brendan D. Gregg 的 Flame Graph 工程实现了一套生成火焰图的脚本.我们可以直接克隆下来直接用。

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

生成火焰图，一般遵循一下流程：

• 捕获堆栈
  使用perf捕捉进程运行堆栈信息

• 折叠堆栈

  # perf script -i /root/perf.data &> /root/perf.unfold
  

  用 stackcollapse-perf.pl 将 perf 解析出的内容 perf.unfold 中的符号进行折叠

  # ./stackcollapse-perf.pl /root/perf.unfold &> /root/perf.folded
  

• 生成火焰图

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

  浏览器打开。

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参考资料
1、https://zhuanlan.zhihu.com/p/147875569
2、https://cloud.tencent.com/developer/article/1656810