火焰图

火焰图有什么用？

火焰图是一种可视化函数中花费的 CPU 时间的方式。它们可以帮助您确定您在同步操作上花费了太多时间的地方。

如何创建火焰图

您可能听说过为 Node.js 创建火焰图很困难，但事实并非如此（不再是）。不再需要 Solaris vms 来创建火焰图！

火焰图是从 `perf` 输出生成的，它不是特定于节点的工具。虽然它是可视化 CPU 时间花费的最强大的方式，但它可能在 Node.js 8 及更高版本中如何优化 JavaScript 代码方面存在问题。请参阅下面的 perf 输出问题 部分。

使用预打包的工具

如果您想要一个在本地生成火焰图的单一步骤，请尝试使用 0x

有关诊断生产部署的信息，请阅读以下说明：0x 生产服务器。

使用系统 perf 工具创建火焰图

本指南的目的是展示创建火焰图所涉及的步骤，并让您控制每个步骤。

如果您想更好地理解每个步骤，请查看以下部分，我们将详细介绍。

现在让我们开始工作。

  1. 安装 `perf`（通常通过 linux-tools-common 包提供，如果尚未安装）。

  2. 尝试运行 `perf` - 它可能会抱怨缺少内核模块，也请安装它们。

  3. 使用启用了 perf 的节点运行（有关特定于 Node.js 版本的提示，请参阅 perf 输出问题）。

    perf record -e cycles:u -g -- node --perf-basic-prof app.js

  4. 忽略警告，除非它们说您由于缺少包而无法运行 perf；您可能会收到一些有关无法访问内核模块样本的警告，但您并不需要这些样本。

  5. 运行 `perf script > perfs.out` 以生成您将在稍后可视化的数据文件。对 应用一些清理 对于更易读的图形很有用。

  6. 如果尚未安装，请安装 stackvis `npm i -g stackvis`

  7. 运行 `stackvis perf < perfs.out > flamegraph.htm`

现在，在您喜欢的浏览器中打开火焰图文件，并观察它燃烧。它使用颜色编码，因此您可以首先关注最饱和的橙色条。它们可能代表 CPU 密集型函数。

值得一提的是，如果您单击火焰图中的一个元素，将在图形上方显示其周围环境的放大视图。

使用 perf 对正在运行的进程进行采样

这非常适合从您不想中断的正在运行的进程中记录火焰图数据。想象一个难以重现问题的生产过程。

perf record -F99 -p `pgrep -n node` -g -- sleep 3
Bash复制到剪贴板

等等，那个 sleep 3 是什么？它用于保持 perf 运行 - 尽管 -p 选项指向不同的 pid，但该命令需要在进程上执行并以它结束。perf 在您传递给它的命令的生命周期内运行，无论您是否实际分析该命令。sleep 3 确保 perf 运行 3 秒。

为什么 -F（分析频率）设置为 99？这是一个合理的默认值。您可以根据需要进行调整。-F99 告诉 perf 每秒采集 99 个样本，为了更高的精度，请增加该值。较低的值应该产生更少的输出，精度也更低。您需要的精度取决于 CPU 密集型函数的实际运行时间。如果您正在寻找导致明显减速的原因，每秒 99 帧应该绰绰有余。

获得 3 秒的 perf 记录后，继续使用上面的最后两个步骤生成火焰图。

过滤掉 Node.js 内部函数

通常，您只想查看调用的性能，因此过滤掉 Node.js 和 V8 内部函数可以使图形更易于阅读。您可以使用以下命令清理 perf 文件：

sed -i -r \
  -e "/( __libc_start| LazyCompile | v8::internal::| Builtin:| Stub:| LoadIC:|\[unknown\]| LoadPolymorphicIC:)/d" \
  -e 's/ LazyCompile:[*~]?/ /' \
  perfs.out
Bash复制到剪贴板

如果你查看火焰图，发现它看起来很奇怪，好像关键函数（占用大部分时间）中缺少了一些东西，尝试在没有过滤器的情况下生成火焰图——也许你遇到了 Node.js 本身的问题的罕见情况。

Node.js 的性能分析选项

--perf-basic-prof-only-functions 和 --perf-basic-prof 是用于调试 JavaScript 代码的两个有用选项。其他选项用于分析 Node.js 本身，这超出了本指南的范围。

--perf-basic-prof-only-functions 产生的输出较少，因此它是开销最小的选项。

为什么我需要它们？

如果没有这些选项，你仍然会得到火焰图，但大多数条形图的标签都是 v8::Function::Call。

perf 输出问题

Node.js 8.x V8 管道更改

Node.js 8.x 及更高版本附带了对 V8 引擎中 JavaScript 编译管道的新的优化，这使得函数名称/引用有时无法被 perf 访问。（它被称为 Turbofan）

结果是，你可能无法在火焰图中获得正确的函数名称。

你会注意到 ByteCodeHandler: 出现在你期望函数名称的地方。

0x 内置了一些缓解措施。

有关详细信息，请参阅

Node.js 10+

Node.js 10.x 使用 --interpreted-frames-native-stack 标志解决了 Turbofan 的问题。

运行 node --interpreted-frames-native-stack --perf-basic-prof-only-functions 以在火焰图中获取函数名称，无论 V8 使用哪种管道来编译你的 JavaScript。

火焰图中的标签损坏

如果你看到类似这样的标签

node`_ZN2v88internal11interpreter17BytecodeGenerator15VisitStatementsEPNS0_8ZoneListIPNS0_9StatementEEE

这意味着你使用的 Linux perf 没有用 demangle 支持编译，例如，请参阅 https://bugs.launchpad.net/ubuntu/+source/linux/+bug/1396654

示例

使用 火焰图练习 自己练习捕获火焰图！

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  1. 火焰图有什么用？
  2. 如何创建火焰图
  3. 使用预打包的工具
  4. 使用系统 perf 工具创建火焰图
  5. 使用 perf 对运行中的进程进行采样
  6. 过滤掉 Node.js 内部函数
  7. Node.js 的性能分析选项
  8. 为什么我需要它们？
  9. perf 输出问题
  10. Node.js 8.x V8 管道更改
  11. Node.js 10+
  12. 火焰图中的标签损坏
  13. 示例