Go 语言性能测试

本文来学习一下如何进行 Go 语言的性能测试。这里需要学习一个 Go 语言官方提供的工具 pprof：

runtime/pprof ：采集程序（非 Server）的运行数据进行分析；
net/http/pprof ：采集 HTTP Server 的运行时数据进行分析。

上述两个包的底层实现是一样的，一般建议直接在主函数上加上 http 服务而使用第二个包，毕竟可视化显示易于观察和操作。故本文仅介绍 net/http/pprof 的用法。

1. pprof 使用方法

直接在程序入口，也就是 main 函数所在的文件中导入 pprof。

 import _ "net/http/pprof"

示例代码如下：

package main

import (
    "fmt"
    "net/http"
    _ "net/http/pprof"
    "time"
)

func main() {
    //打印数字
    go printNum()
    //打印字符
    go printChar()
    http.ListenAndServe("0.0.0.0:9300", nil)//启动一个服务用于查看性能分析可视化页面
}
func printChar() {
    for i := '0'; ; i++ {
        fmt.Println("printChar:", string(i))
        time.Sleep(time.Second)
    }
}
func printNum() {
    for i := 0; ; i++ {
        fmt.Println("printNum:", i)
        time.Sleep(time.Second)
    }
}

上述代码启动，pprof 会在这个服务上自动创建路由：

debug/pprof/

在浏览器中输入127.0.0.1:9300/debug/pprof/，会出现如下页面：

图片描述

这个路由下还有几个子页面：

allocs ：内存分配情况；
block ：获取导致阻塞的 goroutine 堆栈(如 channel, mutex 等)；
cmdline ：当前程序激活的命令行启动参数；
goroutine ：当前当前运行的 goroutine 的堆栈信息；
heap ：存活对象的内存分配情况；
mutex ：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 ：操作系统线程跟踪；
trace ：得到一个分析用的 trace 文件。

2. 使用工具分析 profile 和 trace

当在127.0.0.1:9300/debug/pprof/中点击 profile 和 trace 时会分别得到一个文件，我们可以使用 Go 语言自带的工具对这两个文件进行解析。在解析之前，需要编译得到程序代码的可执行文件，配合分析文件使用。

2.1 解析 profile

使用如下命令行进入解析页面：

go tool pprof .\firstgo.exe .\profile

执行结果：

图片描述

如上如所示，我们进入了 pprof 的命令行界面，可以输入top来查看前 10 行数的 CPU 占用情况：

图片描述

flat ：采样频率(10ms)；
flat%：采样频率(10ms)下，CPU 运行耗时总比例；
sum% ：给定函数累积使用 CPU 总比例，如第二行 sum% =40.00% = 20.00% + 20.00%；
cum ：当前函数加上它之上的调用运行总耗时，包括函数等待子函数返回；
cum% ：CPU 运行耗时总比例；
最后一列为函数名称。

还可使用 help 指令来查看 pprof 所有操作，读者可以自行探索。

2.2 解析 trace

使用如下命令解析 trace 文件：

go tool trace .\firstgo.exe  .\trace

此时会自动打开一个 web 页面：

图片描述

View trace ：查看跟踪；
Goroutine analysis ：Goroutine 分析；
Network blocking profile ：网络阻塞概况；
Synchronization blocking profile ：同步阻塞概况；
Syscall blocking profile ：系统调用阻塞概况；
Scheduler latency profile ：调度延迟概况；
User defined tasks ：用户自定义任务；
User defined regions ：用户自定义区域；
Minimum mutator utilization ：最低 Mutator 利用率。

我们可以看到有的链接后面跟着(⬇)，是因为这些链接的使用需要配合第三方工具，可以点进去查看缺失的内容，下载安装后就可以使用了，一般使用前两个就可以分析程序的执行情况了。

3. 小结

本文主要介绍了 Go 语言自带的工具 pprof 的用法，以及其生成分析文件的解析。需要注意的是每个分析文件都要配合这个程序的可执行文件使用。还有就是建议大家在开发过程中尽量时不时的用一下 pprof，可以使开发出来的程序更稳定更高效。