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实操与实验：Go语言 pprof 工具的正确使用指引

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背景

最近合作开发一个项目，项目部署发现了才跑了没多久，就直接宕机了，查看服务器信息发现在某个时间端内存猛的暴涨了非常多，由于是合作开发的项目，我仔细的检查了自己的拿块代码，都没啥问题，另一个开发也说自己的代码没啥问题。

这没理没据的争论也不是个事，突然想起还有 pprof 这么个东西，正好能用上了。一顿操作下来，总算是找到了问题的根源。

pprof 是什么

pprof 是 go 中进行性能分析的工具，可以提供可视化数据查看。

pprof 的采样方式

runtime/pprof
net/http/pprof
test

这里举例采样内存信息。

package main
import (
    "os"
    "runtime/pprof"
)
 
func main() {
    var buf = make([][1024 * 1024]byte, 0)
    for i := 0; i < 100; i++ {
        buf = append(buf, [1024 * 1024]byte{})
    }
    f, err := os.OpenFile("heapProfile", os.O_CREATE|os.O_TRUNC|os.O_RDWR, os.ModePerm)
    if err != nil {
        return
    }
    err = pprof.WriteHeapProfile(f)
    if err != nil {
        return
    }
    println("结束")
}

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程序跑完之后会在本地生成 heapProfile 文件，命令行执行 go tool pprof heapProfile 可进入终端交互，可以输入 top 等命令查看：

这里可以输入 web 查看可视化界面，如果遇到 Could not execute dot; may need to install graphviz. 错误，需要自行安装，网上教程很多，本篇不提了。

顺带提一下 runtime.MemStats 结构体字段解释

Alloc uint64 //golang语言框架堆空间分配的字节数
TotalAlloc uint64 //从服务开始运行至今分配器为分配的堆空间总 和，只有增加，释放的时候不减少
Sys uint64 //服务现在系统使用的内存
Lookups uint64 //被runtime监视的指针数
Mallocs uint64 //服务分配内存对象的次数
Frees uint64 //服务回收内存对象的次数
HeapAlloc uint64 //服务分配的堆内存字节数
HeapSys uint64 //系统分配的作为运行栈的内存
HeapIdle uint64 //申请但是未分配的堆内存或者回收了的堆内存（空闲）字节数
HeapInuse uint64 //正在使用的堆内存字节数
HeapReleased uint64 //返回给OS的堆内存，类似C/C++中的free。
HeapObjects uint64 //堆内存块申请的量
StackInuse uint64 //正在使用的栈字节数
StackSys uint64 //系统分配的作为运行栈的内存
MSpanInuse uint64 //用于测试用的结构体使用的字节数
MSpanSys uint64 //系统为测试用的结构体分配的字节数
MCacheInuse uint64 //mcache结构体申请的字节数(不会被视为垃圾回收)
MCacheSys uint64 //操作系统申请的堆空间用于mcache的字节数
BuckHashSys uint64 //用于剖析桶散列表的堆空间
GCSys uint64 //垃圾回收标记元信息使用的内存
OtherSys uint64 //golang系统架构占用的额外空间
NextGC uint64 //垃圾回收器检视的内存大小
LastGC uint64 // 垃圾回收器最后一次执行时间。
PauseTotalNs uint64 // 垃圾回收或者其他信息收集导致服务暂停的次数。
PauseNs [256]uint64 //一个循环队列，记录最近垃圾回收系统中断的时间
PauseEnd [256]uint64 //一个循环队列，记录最近垃圾回收系统中断的时间开始点。
NumForcedGC uint32 //服务调用runtime.GC()强制使用垃圾回收的次数。
GCCPUFraction float64 //垃圾回收占用服务CPU工作的时间总和。如果有100个goroutine，垃圾回收的时间为1S,那么就占用了100S。
BySize //内存分配器使用情况

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net/http/pprof

需要引入 net/http/pprof 包

package main
import (
    "net/http"
    _ "net/http/pprof"
)
 
func main() {
    _ = http.ListenAndServe("0.0.0.0:6060", nil)
}

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然后访问服务地址 http://127.0.0.1:6060/debug/pprof 即可看到如下图所示的调试界面：

allocs：查看过去所有内存分配的样本。
block：查看导致阻塞同步的堆栈跟踪。
cmdline：当前程序的命令行的完整调用路径。
goroutine：查看当前所有运行的 goroutines 堆栈跟踪。
heap：查看活动对象的内存分配情况。
mutex：查看导致互斥锁的竞争持有者的堆栈跟踪。
profile：默认进行 30s 的 CPU Profiling，得到一个分析用的 profile 文件。
threadcreate：查看创建新 OS 线程的堆栈跟踪。
trace：略，trace可以单独写一篇文章来介绍。

这里需要注意，如果需要对 block 和 mutex 的信息进行追踪，需要在代码中显式加上以下代码：

1 2	`runtime.SetBlockProfileRate(1)` `// 开启对阻塞操作的跟踪，block` `runtime.SetMutexProfileFraction(1)` `// 开启对锁调用的跟踪，mutex`

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gin 框架使用 pprof

gin 是 go 社区中使用较为广泛的一个 http 服务框架，其使用 pprof 进行性能分析，也有现成的轮子可以使用，引入 github.com/gin-contrib/pprof 即可，其实就是对于 net/http/pprof 的一个包装。

package main
import (
    "github.com/gin-contrib/pprof"
    "github.com/gin-gonic/gin"
)
 
func main() {
    engine := gin.Default()
    pprof.Register(engine)
}

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test

-bench=.
     进行性能测试，“.”是正则匹配，匹配了所有的测试函数
 
-benchmem
    打印出申请内存的次数。一般用于简单的性能测试，不会导出数据文件。
 
-blockprofile block.out
    将协程的阻塞数据写入特定的文件（block.out）。如果-c，则写成二进制文件。
 
-cpuprofile cpu.out
    将协程的CPU使用数据写入特定的文件（cpu.out）。如果-c，则写成二进制文件。
 
-memprofile mem.out
    将协程的内存申请数据写入特定的文件（mem.out）。如果-c，则写成二进制文件。
 
-mutexprofile mutex.out
    将协程的互斥数据写入特定的文件（mutex.out）。如果-c，则写成二进制文件。
 
-trace trace.out
    将执行调用链写入特定文件（trace.out）。