前语
本文主要内容为Go功能调优、功能剖析东西——pprof的介绍、pprof的采样进程以及原理解析。
简介
在实践项目中，咱们都知道优化很重要，在工作中伴随着迭代的开发，代码的优化要适度进行不要过度，下面是优化的准则可供参考。
功能优化、调优准则：
- 要依托数据而不是猜想
- 要定位最大瓶颈而不是细枝末叶
- 不要过早优化
- 不要过度优化
功能剖析东西
咱们希望知道应用在什么地方耗费了多少CPU、Memory，有没有什么东西能够检测？
pprof就是这样的东西，pprof可用于可视化和剖析功能剖析数据的东西，下面将对pprof进行介绍以及简单的使用介绍。
pprof是一个强大的功能剖析东西，能够捕捉到多维度的运转状况的数据，Go在语言层面集成了profile采样东西，在程序运转进程中能够获取cpu、heap、block、traces等履行信息，这些会涉及到runtime/pprof、net/http/pprof等包，获取profile数据最有两种形式：web形式与profile文件生成形式。
pprof实战
项目建立
建立pprof实践项目，这儿使用的是github上一个开源项目，这个项目提前埋入了一些炸弹代码，产生可观测的功能问题，运转该项目会占用1CPU中心和超越1GB的内存。
开源项目地址：github.com/wolfogre/go…
将项目clone下来之后，在终端输入go run main.go即可运转项目。
目标查看
翻开浏览器，输入地址 http://localhost:6060/debug/pprof 即可，如图。
从页面中能够查到，内存、block、协程、堆等分配的状况以及锁的操作等。
CPU
首要看一下CPU的运转状况，翻开电脑自带的活动管理器，能够看到此项目在我的电脑上占了48%的CPU。
pprof在每运转一段时刻后，就会把运转信息输出到文件中，咱们能够经过指令来获取文件。
在终端中输入指令，获取文件：
go tool pprof "http://localhost:6060/debug/pprof/profile?seconds=10"
topN
指令：top
用于查看占用资源最多的函数
参数阐明：
-
flat： 当时函数自身的履行耗时 -
flat%：flat占CPU总时刻的份额 -
sum%： 上面每一行的flat%总和 -
cum： 当时函数自身加上其周期函数的总耗时 -
cum%：cum占CPU总时刻的份额
从图中能够看到，Flat列有的是0，有的不是0，那么Flat在什么状况下等于Cum?什么状况下等于0呢？
根据上述参数阐明，能够知道：
- Flat == Cum，阐明函数中没有调用其他函数
- Flat == 0，阐明函数中只有其他函数的调用
经过top指令，得出Eat函数是最消耗CPU的，下面介绍怎么定位到代码的详细行。
list
指令：list
能够根据指定的正则表达式查找代码行
输入指令list Eat，从输出成果里能够看到对应的文件为tiger.go，并且详细的代码行为24行的for循环。
web
有时候根据指令行查看成果不是很直观，pprof还供给了可视化的查看方式。
指令： web
将调用关系生成可视化文件，能够输出可视化调用量以及每个节点的资源占用数据。
找到代码进行更改，将循环次数改小一些，再次发动项目，查看资源占用状况，能够发现CPU现已没有那么高了。
Heap
经过代码的改造，能够发现CPU的问题现已处理了，可是内存使用仍是很高。
这次直接以可视化的办法查看，输入以下指令，翻开堆内存的占用状况：
go tool pprof -http=:8080 "http://localhost:6060/debug/pprof/heap"
翻开之后，会呈现一下界面：
从上图咱们一眼就能够看出，Mouse这个目标的Steal办法占用的内存最多。
翻开View->Source视图，还能够看到详细的代码文件以及对应的行数。
找到对应的代码，将代码进行注释，然后看下资源占用状况。
注释掉mouse.go文件的第50行。
重新运转项目，查看资源占用现已很低了。
采样阐明，SAMPLE菜单中有几个选项，对应阐明如下：
- alloc_objects: 程序累计请求的目标数
- alloc_space: 程序累计请求的内存大小
- inuse_objects: 程序当时持有的目标数
- inuse_space: 程序当时占用的内存大小
协程
goroutine泄露也会导致内存泄露
以可视化的办法查看，输入以下指令，翻开堆内存的占用状况：
go tool pprof -http=:8080 "http://localhost:6060/debug/pprof/goroutine"
火焰图阐明：
- 由上到下标识调用次序
- 每一块代表一个函数，越长代表占用CPU时刻更长
- 火焰图是动态的，支撑点击块进行剖析
切换到Source视图，查看代码详细位置。
能够看出wolf.go文件里的第34行，协程里进行了睡眠30s，修正此处代码即可修正该问题。
mutex
经过pprof查看锁相关问题，比方加锁时刻长等。
履行指令：
go tool pprof -http=:8080 "http://localhost:6060/debug/pprof/mutex"
输出界面如下：
切换到代码视图：
能够发现，wolf.go文件里在开释锁前，进行了睡眠操作，对此处代码进行修正即可修正问题。
block
查看代码中是否存在堵塞，履行指令：
go tool pprof -http=:8080 "http://localhost:6060/debug/pprof/block"
输出界面如下：
切换到Source视图，能够看到cat.go文件里存在堵塞行为：
同样的，经过top指令也能够看到存在问题的文件。
pprof原理
下面介绍一下pprof的采样进程以及实现原理。
CPU
采样目标：函数调用和他们占用的时刻
采样率：100次/秒，固定值
采样时刻：从手动发动到手动结束
采样详细流程如下：
流程阐明：
- 操作体系：每10ms向进程发送一次
SIGPROF信号 - 进程：每次接收到
SIGPROF信号会记载调用仓库 - 写缓冲：每100ms读取现已记载的调用栈并写入输出流
堆内存
堆内存采样进程如下：
- 采样程序经过内存分配器在堆上分配和开释内存，记载分配/开释的大小和数量
- 采样率：每分配512KB记载一次，可在运转开头修正，1为每次分配均记载
- 采样时刻：从程序运转开端到采样时
- 采样目标：alloc_space, alloc_objects, inuse_space, inuse_objects
- 计算方式：inuse = alloc – free
协程&线程创立
协程和线程创立在实现上十分的类似，都是会在STW之后，遍历所有goroutine/所有线程的列表并输出仓库，最后Start The World持续运转。这个采样是立刻触发的全量记载，能够经过比较两个时刻点的差值来得到某一时刻段的目标。
协程(Goroutine)
记载所有用户建议且在运转中的goroutine(即进口非runtime开头的)runtime.main的调用栈信息
线程创立(ThreadCreate)
记载程序创立的所有体系线程的信息
协程和线程创立的采样流程如下：
Block&Mutex
堵塞和锁竞争这两个目标在流程和原理也十分类似，这两个采样记载的都是对应操作产生的调用栈、次数和耗时，不过这两个目标的采样率意义并不相同。
堵塞操作的采样率是一个”阈值“，消耗超越阈值时刻的堵塞操作才会被记载，1为每次操作都会记载。
锁竞争的采样率是一个”份额“，运转时会经过随机数来只记载固定份额的锁操作，1为每次操作都会记载。
堵塞操作的采样操作：
- 采样堵塞操作的次数和耗时
- 采样率：堵塞耗时超越阈值的才会被记载，1为每次堵塞均记载
锁竞争的采样操作：
- 采样争抢锁的次数和耗时
- 采样率：只记载固定份额的锁操作，1为每次加锁均记载
堵塞和锁竞争的采样流程如下：
总结
本文主要内容为Go功能调优、功能剖析东西——pprof，pprof供给了指令行、可视化等排查问题手段，本文经过代码实践运转排查代码中存在的功能问题，经过pprof能够方便快捷的排查代码中呈现的CPU、内存、仓库、协程、block、锁等各个方面的问题。
尽管比如比较简单，可是经过这个比如能够使咱们快速上手pprof东西的使用办法，为之后排查问题、功能优化奠定了良好的根底。
引证
功能优化剖析东西
功能调优实战事例
