性能分析

概述

CPU/内存分析、火焰图、追踪技能。

perf 工具

基础命令

安装

apt install linux-tools-common linux-tools-$(uname -r)

CPU 采样

perf record -g -p PID perf record -g -a -- sleep 30

查看报告

perf report perf report --stdio

实时统计

perf top perf top -p PID

统计事件

perf stat command perf stat -p PID sleep 10

常用事件

CPU 周期

perf record -e cycles -p PID

缓存未命中

perf record -e cache-misses -p PID

上下文切换

perf record -e context-switches -p PID

列出可用事件

perf list

火焰图

采集数据

perf record -F 99 -g -p PID -- sleep 30

生成火焰图

perf script | stackcollapse-perf.pl | flamegraph.pl > flamegraph.svg

或使用 FlameGraph 工具

git clone https://github.com/brendangregg/FlameGraph perf script | ./FlameGraph/stackcollapse-perf.pl | ./FlameGraph/flamegraph.pl > out.svg

strace 追踪

基础用法

追踪进程

strace -p PID

追踪命令

strace command

统计系统调用

strace -c command strace -c -p PID

追踪特定调用

strace -e open,read,write command strace -e trace=network command strace -e trace=file command

高级选项

显示时间戳

strace -t command strace -tt command # 微秒

显示耗时

strace -T command

跟踪子进程

strace -f command

输出到文件

strace -o trace.log command

ltrace 库调用

追踪库调用

ltrace command ltrace -p PID

统计

ltrace -c command

特定库

ltrace -l libc.so.6 command

内存分析

valgrind

内存泄漏检测

valgrind --leak-check=full ./program

内存错误

valgrind --tool=memcheck ./program

缓存分析

valgrind --tool=cachegrind ./program

调用图

valgrind --tool=callgrind ./program kcachegrind callgrind.out.*

pmap

查看进程内存映射

pmap PID pmap -x PID

详细信息

pmap -XX PID

smem

内存使用统计

smem smem -u # 按用户 smem -p # 按进程 smem -k # 人类可读

系统分析

vmstat

每秒刷新

vmstat 1

输出说明

r: 运行队列

b: 阻塞进程

si/so: 交换

bi/bo: 块 IO

us/sy/id/wa: CPU 使用

iostat

磁盘统计

iostat -x 1

输出说明

%util: 设备利用率

await: 平均等待时间

r/s, w/s: 读写 IOPS

pidstat

CPU 使用

pidstat -u 1

内存使用

pidstat -r 1

IO 使用

pidstat -d 1

特定进程

pidstat -p PID 1

常见场景

场景 1：CPU 热点分析

#!/bin/bash PID=$1

采集 30 秒

perf record -F 99 -g -p $PID -- sleep 30

生成报告

perf report --stdio > cpu_report.txt

生成火焰图

perf script | stackcollapse-perf.pl | flamegraph.pl > cpu_flame.svg

场景 2：IO 延迟分析

#!/bin/bash

使用 biolatency (bcc-tools)

biolatency 10 1

或使用 iostat

iostat -x 1 10

场景 3：系统调用分析

#!/bin/bash PID=$1

统计系统调用

strace -c -p $PID -o syscall_stat.txt & sleep 60 kill %1

cat syscall_stat.txt

工具对比

工具 用途 开销

perf CPU 分析 低

strace 系统调用 高

valgrind 内存分析 很高

pidstat 进程统计 低

故障排查

perf 权限问题

echo 0 > /proc/sys/kernel/perf_event_paranoid

符号缺失

apt install linux-tools-$(uname -r)-dbgsym

strace 附加失败

echo 0 > /proc/sys/kernel/yama/ptrace_scope