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CPU 性能分析器

qianmoQqianmoQ· 更新于 2026-10-05· 阅读 10 分钟· 0 次阅读
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cpu profiler

了解 cpu profiler 服务。

brpc 可以分析程序中的热点函数。

开启方法

  1. 链接libtcmalloc_and_profiler.a

    1. 这么写也开启了 tcmalloc，不建议单独链接 cpu profiler 而不链接 tcmalloc，可能越界访问导致 crash。可能由于 tcmalloc 不及时归还内存，越界访问不会 crash。
    2. 如果 tcmalloc 使用 frame pointer 而不是 libunwind 回溯栈，请确保在 CXXFLAGS 或 CFLAGS 中加上 -fno-omit-frame-pointer，否则函数间的调用关系会丢失，最后产生的图片中都是彼此独立的函数方框。

  2. 定义宏 BRPC_ENABLE_CPU_PROFILER，一般加入编译参数 -DBRPC_ENABLE_CPU_PROFILER。

  3. 如果只是 brpc client 或没有使用 brpc，看 这里。

注意要关闭 Server 端的认证，否则可能会看到这个：

$ tools/pprof --text localhost:9002/pprof/profile
Use of uninitialized value in substitution (s///) at tools/pprof line 2703.
http://localhost:9002/profile/symbol doesn't exist

服务端可能会有这样的日志：

FATAL: 12-26 10:01:25:   * 0 [src/brpc/policy/giano_authenticator.cpp:65][4294969345] Giano fails to verify credentical, 70003
WARNING: 12-26 10:01:25:   * 0 [src/brpc/input_messenger.cpp:132][4294969345] Authentication failed, remote side(127.0.0.1:22989) of sockfd=5, close it

查看方法

  1. 通过 builtin service 的 /hotspots/cpu 页面查看
  2. 通过 pprof 工具查看，如 tools/pprof –text localhost:9002/pprof/profile

控制采样频率

启动前设置环境变量：export CPUPROFILE_FREQUENCY=xxx

默认值为：100

控制采样时间

url 加上 ?seconds=秒数，如 /hotspots/cpu?seconds=5

图示

下图是一次运行 cpu profiler 后的结果：

  • 左上角是总体信息，包括时间，程序名，总采样数等等。
  • View 框中可以选择查看之前运行过的 profile 结果，Diff 框中可选择查看和之前的结果的变化量，重启后清空。
  • 代表函数调用的方框中的字段从上到下依次为：函数名，这个函数本身（除去所有子函数）占的采样数和比例，这个函数及调用的所有子函数累计的采样数和比例。采样数越大框越大。
  • 方框之间连线上的数字表示被采样到的上层函数对下层函数的调用数，数字越大线越粗。

热点分析一般开始于找到最大的框、最粗的线，考察其来源及去向。

cpu profiler 的原理是在定期被调用的 SIGPROF handler 中采样所在线程的栈，由于 handler（在 linux 2.6 后）会被随机地摆放于活跃线程的栈上运行，cpu profiler 在运行一段时间后能以很大的概率采集到所有活跃线程中的活跃函数，最后根据栈代表的函数调用关系汇总为调用图，并把地址转换成符号，这就是我们看到的结果图了。采集频率由环境变量 CPUPROFILE_FREQUENCY 控制，默认 100，即每秒钟 100 次或每 10ms 一次。在实践中 cpu profiler 对原程序的影响不明显。

img

在 Linux 下，你也可以使用 pprof 或 gperftools 中的 pprof 进行 profiling。

比如 pprof --text localhost:9002 --seconds=5 的意思是统计运行在本机 9002 端口的 server 的 cpu 情况，时长 5 秒。一次运行的例子如下：

$ tools/pprof --text 0.0.0.0:9002 --seconds=5
Gathering CPU profile from http://0.0.0.0:9002/pprof/profile?seconds=5 for 5 seconds to
  /home/gejun/pprof/echo_server.1419501210.0.0.0.0
Be patient...
Wrote profile to /home/gejun/pprof/echo_server.1419501210.0.0.0.0
Removing funlockfile from all stack traces.
Total: 2946 samples
    1161  39.4%  39.4%     1161  39.4% syscall
     248   8.4%  47.8%      248   8.4% bthread::TaskControl::steal_task
     227   7.7%  55.5%      227   7.7% writev
      87   3.0%  58.5%       88   3.0% ::cpp_alloc
      74   2.5%  61.0%       74   2.5% __read_nocancel
      46   1.6%  62.6%       48   1.6% tc_delete
      42   1.4%  64.0%       42   1.4% brpc::Socket::Address
      41   1.4%  65.4%       41   1.4% epoll_wait
      35   1.2%  66.6%       35   1.2% memcpy
      33   1.1%  67.7%       33   1.1% __pthread_getspecific
      33   1.1%  68.8%       33   1.1% brpc::Socket::Write
      33   1.1%  69.9%       33   1.1% epoll_ctl
      28   1.0%  70.9%       42   1.4% brpc::policy::ProcessRpcRequest
      27   0.9%  71.8%       27   0.9% butil::IOBuf::_push_back_ref
      27   0.9%  72.7%       27   0.9% bthread::TaskGroup::ending_sched

省略 –text 即可进入交互模式，如下图所示：

$ tools/pprof localhost:9002 --seconds=5
Gathering CPU profile from http://0.0.0.0:9002/pprof/profile?seconds=5 for 5 seconds to
  /home/gejun/pprof/echo_server.1419501236.0.0.0.0
Be patient...
Wrote profile to /home/gejun/pprof/echo_server.1419501236.0.0.0.0
Removing funlockfile from all stack traces.
Welcome to pprof!  For help, type 'help'.
(pprof) top
Total: 2954 samples
    1099  37.2%  37.2%     1099  37.2% syscall
     253   8.6%  45.8%      253   8.6% bthread::TaskControl::steal_task
     240   8.1%  53.9%      240   8.1% writev
      90   3.0%  56.9%       90   3.0% ::cpp_alloc
      67   2.3%  59.2%       67   2.3% __read_nocancel
      47   1.6%  60.8%       47   1.6% butil::IOBuf::_push_back_ref
      42   1.4%  62.2%       56   1.9% brpc::policy::ProcessRpcRequest
      41   1.4%  63.6%       41   1.4% epoll_wait
      38   1.3%  64.9%       38   1.3% epoll_ctl
      37   1.3%  66.1%       37   1.3% memcpy
      35   1.2%  67.3%       35   1.2% brpc::Socket::Address

MacOS的额外配置

在MacOS下，gperftools中的perl pprof脚本无法将函数地址转变成函数名，解决办法是：

  1. 安装standalone pprof，并把下载的pprof二进制文件路径写入环境变量GOOGLE_PPROF_BINARY_PATH中
  2. 安装llvm-symbolizer（将函数符号转化为函数名），直接用brew安装即可：brew install llvm

火焰图

若需要结果以火焰图的方式展示，请下载并安装FlameGraph工具，将环境变量FLAMEGRAPH_PL_PATH正确设置到本地的/path/to/flamegraph.pl后启动server即可。

最后修改于 2022 年 5 月 17 日：更新 brpc 用户页面 (devlive-community/knowforge#71) (a31ce10d3)

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