火焰图就像是给一个软件系统拍的 X 光照片，
可以很自然地把时间和空间两个维度上的信息融合在一张图上，
以非常直观的形式展现出来，
从而反映系统在性能方面的很多定量的统计规律。
什么是火焰图
火焰图只是一种统计数据的展现方式，它和直方图、曲线图没有什么本质的区别。最经典的火焰图是统计某一个软件的所有代码路径在 CPU 上面的时间分布。
下面是redis-server的火线图
img
火焰图中展示的是什么数据
拿上图为例，图中展示的就是Redis-server运行时的部分代码路径，每个方块代表一个函数调用，水平方向代表CPU耗时占比，垂直方向代表函数的调用关系，实际上，这张图就是redis-server进程一段时间内的栈快照的聚合。
注意：图中没有任何关于时间的信息，它只是进程运行过程中各个函数的时间占比。
怎样生成火焰图(On-CPU)
- 周期性的采集栈数据
可选的工具- systemtap
- perf
- 其他(不同编程语言，不同的系统架构)
- 以栈为维度，做聚合统计
Brendan Gregg 大大已经提供 - 生成火线图(svg)
Brendan Gregg 大大已经提供
可见，这里有两个难点
- 获取栈数据
- 解释栈数据
使用systemtap采集栈数据
systemtap脚本
probe begin {
warn(sprintf("Tracing %d (/root/redis-3.2.8/src/redis-server) in user-space only...\n", target()))
}
global bts;
global quit = 0;
probe timer.profile {
if (pid() == target()) {
if (!quit) {
bts[ubacktrace()] <<< 1;
} else {
foreach (bt in bts- limit 1024) {
print_ustack(bt);
printf("\t%d\n", @count(bts[bt]));
}
exit()
}
}
}
probe timer.s(5) {
nstacks = 0
foreach (bt in bts limit 1) {
nstacks++
}
if (nstacks == 0) {
warn("No backtraces found. Quitting now...\n")
exit()
} else {
warn("Time's up. Quitting now...(it may take a while)\n")
quit = 1
}
}
脚本中，使用了两个定时器，一个定时器负责周期性的采集栈数据，另一个定时器是结束脚本，并触发输出采集数据。
采样数据
下面就是systemtap脚本输出(redis-server的栈数据)
0x7f96f75e8c3d : __open_nocancel+0x24/0x57 [/usr/lib64/libpthread-2.17.so]
0x42cd9d : zmalloc_get_rss+0x58/0x159 [/root/redis-3.2.8/src/redis-server]
0x422a15 : serverCron+0xff/0x84c [/root/redis-3.2.8/src/redis-server]
0x41d394 : processTimeEvents+0x1a1/0x1ff [/root/redis-3.2.8/src/redis-server]
0x41d6b7 : aeProcessEvents+0x2c5/0x2cd [/root/redis-3.2.8/src/redis-server]
0x41d7d0 : aeMain+0x48/0x55 [/root/redis-3.2.8/src/redis-server]
0x429f3a : main+0x6ec/0x707 [/root/redis-3.2.8/src/redis-server]
0x7f96f723ab35 : __libc_start_main+0xf5/0x1c0 [/usr/lib64/libc-2.17.so]
0x4192a9 : _start+0x29/0x30 [/root/redis-3.2.8/src/redis-server]
1
0x7f96f7310d13 : __epoll_wait_nocancel+0x2a/0x57 [/usr/lib64/libc-2.17.so]
0x41c9d6 : aeApiPoll+0x85/0x15f [/root/redis-3.2.8/src/redis-server]
0x41d59c : aeProcessEvents+0x1aa/0x2cd [/root/redis-3.2.8/src/redis-server]
0x41d7d0 : aeMain+0x48/0x55 [/root/redis-3.2.8/src/redis-server]
0x429f3a : main+0x6ec/0x707 [/root/redis-3.2.8/src/redis-server]
0x7f96f723ab35 : __libc_start_main+0xf5/0x1c0 [/usr/lib64/libc-2.17.so]
0x4192a9 : _start+0x29/0x30 [/root/redis-3.2.8/src/redis-server]
1
0x7f96f75e849d : __read_nocancel+0x24/0x57 [/usr/lib64/libpthread-2.17.so]
0x42cdc9 : zmalloc_get_rss+0x84/0x159 [/root/redis-3.2.8/src/redis-server]
0x422a15 : serverCron+0xff/0x84c [/root/redis-3.2.8/src/redis-server]
0x41d394 : processTimeEvents+0x1a1/0x1ff [/root/redis-3.2.8/src/redis-server]
0x41d6b7 : aeProcessEvents+0x2c5/0x2cd [/root/redis-3.2.8/src/redis-server]
0x41d7d0 : aeMain+0x48/0x55 [/root/redis-3.2.8/src/redis-server]
0x429f3a : main+0x6ec/0x707 [/root/redis-3.2.8/src/redis-server]
0x7f96f723ab35 : __libc_start_main+0xf5/0x1c0 [/usr/lib64/libc-2.17.so]
0x4192a9 : _start+0x29/0x30 [/root/redis-3.2.8/src/redis-server]
1
这是其中一种栈数据的输出格式，Brendan Gregg大大的工具可以支持好几种输出格式，有兴趣可以查看源码。
聚合采样数据
_start;__libc_start_main;main;aeMain;aeProcessEvents;aeApiPoll;__epoll_wait_nocancel 1
_start;__libc_start_main;main;aeMain;aeProcessEvents;processTimeEvents;serverCron;zmalloc_get_rss;__open_nocancel 1
_start;__libc_start_main;main;aeMain;aeProcessEvents;processTimeEvents;serverCron;zmalloc_get_rss;__read_nocancel 1
小结
由于systemtap安装较为繁琐，因此本文作者开发了一个shell脚本，使用perf完成以上步骤。
源码
生成一个火焰图很容易，难的是从火焰图中发现问题，并且能够给出较为合理的解释，再进一步给出优化方案。
