Java性能分析之火焰图

http://www.brendangregg.com/FlameGraphs/cpuflamegraphs.html

 

1 FlameGraph

火焰图1，简单通过x轴横条宽度来度量时间指标，y轴代表线程栈的层次，简单明了， 容易找出具体的可优化点，非常方便，当然前提是我们通过profiler工具获取到profiler 数据。

1.1 java profiler

java性能调优时，我们经常会用到profiler工具，但是很多时候你可能不知道，大部分的 profiler工具都是有问题的2, 3，简单来说，profiler：增加开销；修改了你的 代码，导致java编译器的优化行为不确定；同时影响了代码的层次，层次越深自然也影响 执行效率。

当然如果你不是通过上面方式实现，而是通过获取on-cpu线程的线程栈方式，这又会带来 一个麻烦的问题：获取系统范围的线程栈，jvm必须处于safepoint4状态，只有当线 程处于safepoint状态的时候，别的线程才能去获取它的线程栈，而这个safepoint是由jvm 控制的，这对于profiler非常不利，有可能一个很热的代码块，jvm不会在该代码块中间放 置safepoint，导致profiler无法获得该线程栈，导致错误的profiler结果。

上面的问题几个商用的profiler工具都存在，Oracle Solaris studio利用的是jvmti的一 个非标准接口AsyncGetCallTrace来实现，不存在上面问题，Jeremy Manson也利用该接口 实现了一个简单的profiler工具：Lightweight Asynchronous Sampling Profiler，我们 的火焰图的数据来源就是通过它来获取的。

1.2 lightweight-java-profiler

当然，这个工具只支持hotspot的vm，需要你自己编译，有些问题需要注意：

• 如果你需要在rhel上编译，需要安装4.6以上版本gcc5，4.4版本不支持。
• 如果你需要在ubunt上编译，可能会碰到编译错误6。

编译的时候，需要主要修改BITS参数，如果你要编译64Bit，使用命令：

make BITS=64 all

使用方法很简单，直接在你的启动命令上添加如下参数：

-agentpath:path/to/liblagent.so[:file=name]

启动之后，会在启动目录下生成trace.txt文件（缺省），该文件就是我们需要的采样数据。

另外有几个参数可在编译时修改，都在global.h文件中。首先是采样的频率，缺省是100次 每秒；另外是最大采样的线程栈，缺省3000，超过3000就忽略（对于复杂的应用明显不够） ；最后是栈的深度，缺省是128（对于调用层次深的应用调大）。当然你记录的东西越多， 也会有性能损耗，我调成30000+256，一刻钟生成200M文件。

另外特别需要注意，trace不是实时写入，而是在应用shutdown的时候才写入的，别kill应 用，否则trace里面什么都没有。

1.3 生成火焰图

大神Brendan Gregg7已经帮你做好了，直接check大神的项目：

git clone http://github.com/brendangregg/FlameGraph
cd FlameGraph
./stackcollapse-ljp.awk < ../traces.txt | ./flamegraph.pl > ../traces.svg

效果图截屏参考： 

真正火焰图指上去会显示栈信息。

看火焰图，找到那些长条分析，基本上就有方向了。

Footnotes:

1

Flame Graphs

2

T Mytkowicz, A Diwan, M Hauswirth, PF Sweeney. "Evaluating the Accuracy of Java Profilers,"

3

Why Many Profilers have Serious Problems

4

What is java safepoint

5

How to Install gcc 4.7.x/4.8.x on CentOS

6

build error on Ubuntu 13.10 (Saucy)

7

Brendan Gregg