Golang的trace性能分析-编程知识

文章目录

- 一、trace概述
- 二、trace的使用方式
- - 代码中trace采集
  - 通过pprof采集
- 三、trace分析细节
- - trace的web界面
  - trace中需要关注的
  - - 关注GC的频率
    - 关注goroutine调度情况
    - 关注goroutine的数量
    - 理想情况
- 四、GC分析
- - 当前服务GC情况
  - 设置GOGC
  - 设置GOMEMLIMIT
  - GC阈值的讨论
  - - GC的特点
- 五、goroutinue分析
- - goroutine概览
  - Sync block耗时分析
  - Scheduler wait耗时分析

一、trace概述

上一篇是pprof的性能分析，通过pprof找到我们服务中的瓶颈点来进行优化。Golang的pprof性能分析

一般我们使用pprof的profile来分析服务的性能，主要是CPU方面的耗时和调用链路等。但是光靠profile是不够的，细节方面还是要使用trace分析并发和阻塞事件,goroutine的调度和GC情况。

相比profile，通过trace我们能看到什么呢？

1、程序运行中的goroutine数量分布
2、GC的频率和Heap的占比
3、goroutine的调度和运行，阻塞情况

二、trace的使用方式

代码中trace采集

import ("os""runtime/trace"
)func main() {trace.Start(os.Stderr)defer trace.Stop()
}// 生成trace
go run main.go 2> trace.out

通过pprof采集

// trace采样
浏览器下载： http://127.0.0.1:6060/debug/pprof/trace?seconds=20
命令行采样： curl http://127.0.0.1:6060/debug/pprof/trace\?seconds\=20 > trace.out// 运行采样的trace文件,会自动打开浏览器页面
go tool trace trace.out

三、trace分析细节

trace的web界面

参考：Go 大杀器之跟踪剖析 trace

https://eddycjy.gitbook.io/golang/di-9-ke-gong-ju/go-tool-trace

View trace：查看跟踪
Goroutine analysis：Goroutine 分析
Network blocking profile：网络阻塞概况
Synchronization blocking profile：同步阻塞概况
Syscall blocking profile：系统调用阻塞概况
Scheduler latency profile：调度延迟概况
User defined tasks：用户自定义任务
User defined regions：用户自定义区域
Minimum mutator utilization：最低 Mutator 利用率

trace中需要关注的

关注GC的频率

在这里插入图片描述

GC的频率过大，会导致大量的资源用于GC阶段，影响程序性能。另外要关注Heap的释放情况，Heap经过GC之后不释放那就需要关注内存泄漏问题了。内存泄漏大部分是查看goroutine释放和服务占用内存情况，可以参考Golang的pprof性能分析

关注goroutine调度情况

鼠标放着不动，w是放大，s是缩小。一直放大可以查看具体goroutine的执行细节：
在这里插入图片描述

关注goroutine的数量

在这里插入图片描述

理想情况

1、GC次数适中，要多或者太小都不行
2、goutinue数量不会突增或者持续增加
3、goroutine的调度密集且有规律

下面这个就是GC过于频繁的例子。goroutine的调度还是不错的，有规律且密集
在这里插入图片描述

四、GC分析

当前服务GC情况

在这里插入图片描述

可以看到GC很频繁。查看监控发现，服务内存只用到了几十M.
在这里插入图片描述

这种情况只能手动改动GC的阈值了。

GOGC 变量设置初始垃圾收集目标百分比。当新分配的数据与上次收集后剩余
的实时数据的比率达到此百分比时，将触发收集。
默认值为 GOGC=100。比如上次gc之后剩余10M,那么下次GC的阈值就是10M+10*100% = 20M

设置GOGC

// 调整gc阈值的源码
func readGOGC() int32 {p := gogetenv("GOGC")if p == "off" {return -1}if n, ok := atoi32(p); ok {return n}return 100
}

设置环境变量GOGC，然后查看trace:
在这里插入图片描述

设置GOMEMLIMIT

程序中GOGC设置成3000，实际上内存利用率还是很低，只有200M,服务给定的资源是4G！
在这里插入图片描述

GOMEMLIMIT ： 设置GC的阈值(go 1.19提供)，设置为服务限定资源的一半
GOGC=off : 关闭自动GC。

效果如下：
在这里插入图片描述

GC阈值的讨论

参考：官方对于GC的详细解释

GC的特点

1、当 GC 在标记和清除阶段之间转换时，短暂的 stop-the-world 暂停，
2、调度延迟，因为在标记阶段GC占用了25%的CPU资源，
3、用户 goroutines 协助 GC 响应高分配率，
4、当 GC 处于标记阶段时，指针写入需要额外的工作，并且
5、运行的 goroutines 必须暂停以扫描它们的根。

过多的GC会占用CPU和goroutine的资源。但是过少的GC会导致每次GC的stw时间变长，因为要标记和清楚的内存过多。因此GC阈值设置多大，也是个选择题。

五、goroutinue分析

参考：Golang GC核心要点和度量方法

goroutine概览

通过放大可以看到，goroutine的状态，有Dedicated的，有Idle的。还有处于mark标记状态的，有sweep的。
在这里插入图片描述

GC的三个主要阶段：mark（标记）、sweep（清扫）和 scan（扫描）。好了，跟八股文完美对上了。
红框中还有大名鼎鼎的STW。

在这里插入图片描述

标记阶段会将大概25%(gcBackgroundUtilization)的P用于标记对象，
逐个扫描所有G的堆栈，执行三色标记，在这个过程中，所有新分配的对象
都是黑色，被扫描的G会被暂停，扫描完成后恢复，这部分工作叫
后台标记(gcBgMarkWorker)。
这会降低系统大概25%的吞吐量，比如MAXPROCS=6，那么GC 
P期望使用率为6*0.25=1.5，这150%P会通过专职(Dedicated)/
兼职(Fractional)/懒散(Idle)三种工作模式的Worker共同来完成。

Sync block耗时分析

从trace的 goroutine analysis 点进去查看主要的goroutine列表。
在这里插入图片描述

点进去就可以查看具体的goroutine执行情况。
在这里插入图片描述

点击查看goroutine，发现trace如下：
在这里插入图片描述

看起来146210这个goroutine进入了专职Dedicated GC处理工作模式。查看几个Sync block耗时比较长的发现都是在GC的时候，goroutine开始处理GC而暂停处理业务，等GC结束才会继续执行业务。在优化过GC之后，Sync block耗时大幅度下降。

Scheduler wait耗时分析

大量的Scheduler wait如下：
在这里插入图片描述

关于调度，我们都知道Go是GMP模型的调度，那么P的大小和goroutine的数量都会影响到调度性能。推荐使用uber的自动设置GOMAXPROCS的库。
uber开源的自动设置maxprocs的库
注意： 在服务分配的CPU不足1核的情况下，使用automaxprocs没什么提升。反而在多核的情况下，需要通过这个库来设置最佳的GOMAXPROCS