火焰圖（Flame Graphs）
一、概述：
火焰圖（flame graph）是性能分析的利器，通過它可以快速定位性能瓶頸點。
perf 命令（performance 的縮寫）是 Linux 系統原生提供的性能分析工具，會返回 CPU 正在執行的函數名以及調用棧（stack）。
本文介紹它的安裝和基本用法。
二、安裝perf和可視化生成器
# yum install perf -y //yum方式安裝perf
# git clone https://github.com/brendangregg/FlameGraph.git //選擇好火焰圖文件存放路徑后執行該條命令，從github上獲取火焰圖的相關文件，獲取完成后會有一個FlameGraph的文件夾，如下圖
說明：打開文件夾，里面大部分是perf語言寫的腳本，生成火焰圖后續會用到，如下圖，右圖為各pl文件用途釋義
到此，安裝完成。
三、perf 采集數據
# perf record -F 99 -a -g -- sleep 60 //對CPU所有進程以99Hz采集,它的執行頻率是 99Hz（每秒99次），如果99次都返回同一個函數名，那就說明 CPU 這一秒鍾都在執行同一個函數，可能存在性能問題。執行60秒后會彈出如下圖提示表示采集完成，在當前目錄會生成一個perf.data的文件
# perf record -F 99 -p 181 -g -- sleep 60 //對進程ID為181的進程進行采集，采集時間為60秒，執行期間不要退出上述代碼中perf record表示記錄，-F 99表示每秒99次，-p 13204是進程號，即對哪個進程進行分析，-g表示記錄調用棧，sleep 30則是持續30秒，-a 表示記錄所有cpu調用。更多參數可以執行perf --help查看。
perf.data文件生成后，表示采集完成。最好是在火焰圖的目錄下進行采集，方便轉換成SVG圖形。四、生成火焰圖
# perf script -i perf.data &> perf.unfold //生成腳本文件
# ./FlameGraph/stackcollapse-perf.pl perf.unfold &> perf.folded
# ./FlameGraph/flamegraph.pl perf.folded > perf.svg //執行完成后生成perf.svg圖片，可以下載到本地，用瀏覽器打開 perf.svg，如下圖
五、火焰圖的含義
火焰圖是基於 perf 結果產生的 SVG 圖片，用來展示 CPU 的調用棧。
y 軸表示調用棧，每一層都是一個函數。調用棧越深，火焰就越高，頂部就是正在執行的函數，下方都是它的父函數。
x 軸表示抽樣數，如果一個函數在 x 軸占據的寬度越寬，就表示它被抽到的次數多，即執行的時間長。注意，x 軸不代表時間，而是所有的調用棧合並后，按字母順序排列的。
火焰圖就是看頂層的哪個函數占據的寬度最大。只要有"平頂"（plateaus），就表示該函數可能存在性能問題。
顏色沒有特殊含義，因為火焰圖表示的是 CPU 的繁忙程度，所以一般選擇暖色調。
六、互動性
火焰圖是 SVG 圖片，可以與用戶互動。
（1）鼠標懸浮
火焰的每一層都會標注函數名，鼠標懸浮時會顯示完整的函數名、抽樣抽中的次數、占據總抽樣次數的百分比。下面是一個例子。
mysqld'JOIN::exec (272,959 samples, 78.34 percent)
（2）點擊放大
在某一層點擊，火焰圖會水平放大，該層會占據所有寬度，顯示詳細信息。
左上角會同時顯示"Reset Zoom"，點擊該鏈接，圖片就會恢復原樣。
（3）搜索
按下 Ctrl + F 會顯示一個搜索框，用戶可以輸入關鍵詞或正則表達式，所有符合條件的函數名會高亮顯示。
七、火焰圖示例
下面是一個簡化的火焰圖例子。
首先，CPU 抽樣得到了三個調用棧。
func_c func_b func_a start_thread func_d func_a start_thread func_d func_a start_thread
上面代碼中，start_thread是啟動線程，調用了func_a。后者又調用了func_b和func_d，而func_b又調用了func_c。
經過合並處理后，得到了下面的結果，即存在兩個調用棧，第一個調用棧抽中1次，第二個抽中2次。
start_thread;func_a;func_b;func_c 1 start_thread;func_a;func_d 2
有了這個調用棧統計，火焰圖工具就能生成 SVG 圖片。
上面圖片中，最頂層的函數g()占用 CPU 時間最多。d()的寬度最大，但是它直接耗用 CPU 的部分很少。b()和c()沒有直接消耗 CPU。因此，如果要調查性能問題，首先應該調查g()，其次是i()。
另外，從圖中可知a()有兩個分支b()和h()，這表明a()里面可能有一個條件語句，而b()分支消耗的 CPU 大大高於h()。
八、局限
兩種情況下，無法畫出火焰圖，需要修正系統行為。
（1）調用棧不完整
當調用棧過深時，某些系統只返回前面的一部分（比如前10層）。
（2）函數名缺失
有些函數沒有名字，編譯器只用內存地址來表示（比如匿名函數）。
九、常見應用的火焰圖
Node 應用的火焰圖
Node 應用的火焰圖就是對 Node 進程進行性能抽樣，與其他應用的操作是一樣的。
$ perf record -F 99 -p `pgrep -n node` -g -- sleep 30
詳細的操作可以看這篇文章。
Chrome 瀏覽器的火焰圖
Chrome 瀏覽器可以生成頁面腳本的火焰圖，用來進行 CPU 分析。
打開開發者工具，切換到 Performance 面板。然后，點擊"錄制"按鈕，開始記錄數據。這時，可以在頁面進行各種操作，然后停止"錄制"。
這時，開發者工具會顯示一個時間軸。它的下方就是火焰圖。
瀏覽器的火焰圖與標准火焰圖有兩點差異：它是倒置的（即調用棧最頂端的函數在最下方）；x 軸是時間軸，而不是抽樣次數。
參考資料：
https://github.com/brendangregg/FlameGraph
http://www.brendangregg.com/flamegraphs.html
https://www.jianshu.com/p/492218c163d9
http://www.ruanyifeng.com/blog/2017/09/flame-graph.html
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