使用 perf + FlameGraph 生成火焰图（Flame Graph）笔记

使用 perf + FlameGraph 生成火焰图（Flame Graph）笔记

• [使用 perf + FlameGraph 生成火焰图（Flame Graph）笔记](#使用 perf + FlameGraph 生成火焰图（Flame Graph）笔记)
• • [一、什么是火焰图（Flame Graph）](#一、什么是火焰图（Flame Graph）)
  • • 火焰图的核心含义
  • 二、整体流程概览
  • 三、准备环境
  • • [1️⃣ 安装 perf](#1️⃣ 安装 perf)
    • [2️⃣ 下载 FlameGraph 工具](#2️⃣ 下载 FlameGraph 工具)
  • [四、Step 1：使用 perf record 采样 CPU](#四、Step 1：使用 perf record 采样 CPU)
  • • [perf 是什么？](#perf 是什么？)
    • 采样频率说明（99Hz）
    • 示例命令
    • 结束采样
  • [五、Step 2：解析 perf.data（perf script）](#五、Step 2：解析 perf.data（perf script）)
  • • 输出说明
  • [六、Step 3：折叠调用栈（stack collapse）](#六、Step 3：折叠调用栈（stack collapse）)
  • • 执行命令
    • 折叠后的格式
  • [七、Step 4：生成火焰图 SVG](#七、Step 4：生成火焰图 SVG)
  • [八、Step 5：分析火焰图](#八、Step 5：分析火焰图)
  • • 打开方式
    • 关键分析技巧
    • • [1️⃣ 找最宽的函数](#1️⃣ 找最宽的函数)
      • [2️⃣ 看"平顶山"](#2️⃣ 看“平顶山”)
      • [3️⃣ 从下往上看调用路径](#3️⃣ 从下往上看调用路径)
      • [4️⃣ 使用搜索功能](#4️⃣ 使用搜索功能)
  • 九、常见问题与建议
  • • [1️⃣ 为什么一定要 `-g`？](#1️⃣ 为什么一定要 -g？)
    • [2️⃣ cpu-clock vs cycles](#2️⃣ cpu-clock vs cycles)
    • [3️⃣ 生产环境是否安全？](#3️⃣ 生产环境是否安全？)
  • 十、总结

使用 perf + FlameGraph 生成火焰图（Flame Graph）笔记

参考项目： https://github.com/brendangregg/FlameGraph

适用场景：Linux 服务器 CPU 性能分析、热点函数定位、性能瓶颈排查

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一、什么是火焰图（Flame Graph）

火焰图是一种 CPU 采样分析可视化图表，用于直观展示：

• 程序在 CPU 上花时间最多的函数
• 函数的 调用栈关系
• 哪些路径是性能瓶颈（Hot Path）

火焰图的核心含义

• 横轴（X 轴）：CPU 时间占比（越宽表示耗时越多）
• 纵轴（Y 轴）：调用栈深度（越高表示调用层级越深）
• 颜色：仅用于区分函数，无实际性能含义

🔥 顶部最宽的"平顶"函数，往往就是性能瓶颈

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二、整体流程概览

生成火焰图通常分为 5 个步骤：

1. 使用 perf record 采集 CPU 采样数据
2. 生成原始调用栈文本（perf script）
3. 折叠调用栈（stack collapse）
4. 生成 SVG 火焰图
5. 用浏览器分析火焰图

流程示意：

perf record
   ↓
perf.data
   ↓
perf script
   ↓
perf.unfold
   ↓
stackcollapse-perf.pl
   ↓
perf.folded
   ↓
flamegraph.pl
   ↓
xxx.svg

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三、准备环境

1️⃣ 安装 perf

perf 是 Linux 内核自带工具（kernel tools），执行 perf --version 查看版本，若不存在 perf 命令，则执行如下命令进行安装：

yum install -y perf
# 或
dnf install -y perf

确认版本：

perf --version

2️⃣ 下载 FlameGraph 工具

git clone https://github.com/brendangregg/FlameGraph.git
cd FlameGraph

主要会用到两个脚本：

• stackcollapse-perf.pl
• flamegraph.pl

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四、Step 1：使用 perf record 采样 CPU

perf 是什么？

perf 是 Linux 原生性能分析工具（performance 的缩写），可以：

• 采集 CPU 正在执行的函数
• 记录函数调用栈（stack trace）
• 通过采样方式分析性能开销

采样频率说明（99Hz）

默认情况下：

• 每秒采样 99 次（99Hz）
• 如果 99 次采样都命中同一个函数
• 说明这一秒 CPU 几乎都在执行这个函数 👉 很可能是性能瓶颈

示例命令

perf record -e cpu-clock -g -p 28591 -- sleep 60

参数解释：

参数	含义
-e cpu-clock	以 CPU 时钟作为采样事件（通用、稳定）
-g	记录调用栈（非常关键）
-p 28591	指定进程 PID（主 DN 进程号）
sleep 60	持续采样 60 秒

⏱ 一般 30~60 秒 就足够定位 CPU 热点

结束采样

• 采样期间可以 Ctrl + C 提前结束
• 当前目录会生成文件：

perf.data

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五、Step 2：解析 perf.data（perf script）

使用 perf script 将二进制采样数据转换为文本调用栈：

perf script -i perf.data &> perf.unfold

输出说明

• perf.unfold 中包含：

  • 每一次采样的
  • 完整函数调用栈（从栈顶到栈底）

示例（简化）：

java
Interpreter
JVM_Invoke
syscall

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六、Step 3：折叠调用栈（stack collapse）

火焰图要求将 相同调用路径进行合并统计。

执行命令

./stackcollapse-perf.pl perf.unfold &> perf.folded

折叠后的格式

main;foo;bar 120
main;foo;baz 30

含义：

• main → foo → bar 这条调用路径
• 被采样 120 次

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七、Step 4：生成火焰图 SVG

./flamegraph.pl perf.folded > cn.svg

生成结果：

• cn.svg：标准火焰图文件

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八、Step 5：分析火焰图

打开方式

• 直接用浏览器打开：

cn.svg

关键分析技巧

1️⃣ 找最宽的函数

• 宽度 = CPU 时间占比
• 越宽，越值得优化

2️⃣ 看"平顶山"

• 火焰图顶部的一大片函数
• 往往是性能瓶颈最终落点

3️⃣ 从下往上看调用路径

• 底部：入口函数（如 main / 线程函数）
• 顶部：最终耗 CPU 的函数

4️⃣ 使用搜索功能

• 点击右上角 🔍
• 输入函数名 / 模块名

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九、常见问题与建议

1️⃣ 为什么一定要 -g？

• 没有 -g → 只能看到函数耗时
• 有 -g → 才能看到 调用链（根因分析）

2️⃣ cpu-clock vs cycles

事件	说明
cpu-clock	与 CPU 频率无关，推荐
cycles	与硬件相关，受频率影响

👉 通用分析优先用 cpu-clock

3️⃣ 生产环境是否安全？

• perf 属于 采样分析
• 对性能影响很小（通常 <5%）
• 适合线上问题定位（建议短时间）

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十、总结

一句话总结：

perf 负责采样，FlameGraph 负责可视化，火焰图让 CPU 热点一眼可见。

核心命令回顾：

perf record -e cpu-clock -g -p <PID> -- sleep 60
perf script -i perf.data &> perf.unfold
./stackcollapse-perf.pl perf.unfold &> perf.folded
./flamegraph.pl perf.folded > result.svg

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