火焰图分析openresty性能瓶颈

注:本文操作基于CentOS 系统
准备工作
  1. 用wget从https://sourceware.org/systemtap/ftp/releases/下载最新版的systemtap.tar.gz压缩包,然后解压、./configure; make; make install 安装到目标主机;执行命令 stap -ve 'probe begin { log("hello systemtap!") exit() }' 如果提示pass 5: run completed ... 就表示安装成功。
  2. 安装内核开发包、调试包(需要查看内核函数)yum install kernel-devel; yum install kernel-debuginfo (需要观察内核级函数时)。
  3. 用wget从https://github.com/openresty/nginx-systemtap-toolkit下载最新的openresty调试工具,然后解压到/opt即可。
  4. 用wget从https://github.com/brendangregg/FlameGraph下载最新的FlameGraph(火焰图),然后解压到/opt即可。
 
开始测试
  1. 配置openresty中的worker_processes、worker_cpu_affinity,然后启动openresty。
  2. 利用压测工具开始向openresty起压,统计QPS变化。
  3. 使用如下脚本生成火焰图(注:该脚本需要三个参数:分析的对象c表示nginx部分、lua表示lua脚本部分, PID是要分析的一个worker进程, NAME是生成火焰图的名称) 大家可以根据自己的实际环境对脚本进行修改
#!/bin/sh
 
if [ $# -ne 3 ]
then
        echo "Usage: ./`basename $0` lua/c PID NAME"
        exit
fi
 
pid=$2
name=$3
 
if [ $1 == "lua" ]
then
        /opt/nginx-systemtap-toolkit/ngx-sample-lua-bt -p $pid --luajit20 -t 30 >temp.bt
        /opt/nginx-systemtap-toolkit/fix-lua-bt temp.bt >${name}.bt
elif [ $1 == "c" ]
then
        /opt/nginx-systemtap-toolkit/sample-bt -p $pid -t 10 -u > ${name}.bt
else
        echo "type is only lua/c"
        exit
fi
 
/opt/FlameGraph/stackcollapse-stap.pl ${name}.bt >${name}.cbt
/opt/FlameGraph/flamegraph.pl ${name}.cbt >${name}.svg
rm -f temp.bt ${name}.bt ${name}.cbt
 
火焰图分析:
附上一张openresty C部分nginx的火焰图
火焰图分析openresty性能瓶颈_第1张图片
火焰图上下表示函数调用栈(类似于gdb中bt命令看到的栈帧顺序),可以通过函数调用栈来定位到具体的执行路径;每一个函数的宽度表示该函数占用的cpu时间片,可以重点分析占用cpu时间片过多的函数。
 
后记:
openresty提供的性能分析工具基于systemtap。systemtap 的核心思想是定义一个事件(event),以及给出处理该事件的句柄(Handler)。当一个特定的事件发生时,内核运行该处理句柄,就像快速调用一个子函数一样,处理完之后恢复到内核原始状态。这里有两个概念:
  • 事件(Event):systemtap 定义了很多种事件,例如进入或退出某个内核函数、定时器时间到、整个systemtap会话启动或退出等等。
  • 句柄(Handler):就是一些脚本语句,描述了当事件发生时要完成的工作,通常是从事件的上下文提取数据,将它们存入内部变量中,或者打印出来。
systemtap 工作原理是通过将脚本语句翻译成C语句,编译成内核模块。模块加载之后,将所有探测的事件以钩子的方式挂到内核上,当任何处理器上的某个事件发生时,相应钩子上句柄就会被执行。最后,当systemtap会话结束之后,钩子从内核上取下,移除模块。整个过程用一个命令 stap 就可以完成。 

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