golang程序性能分析

红太狼 2022-05-26 01:24 215阅读 0赞

最近在使用GraphQL编写golang程序，但GraphQL框架在golang上的实践比较少，很多性能上的资料也不够全面。考虑到线上抗压的问题，笔者决定对自己开发的服务模块进行性能压测，评估下服务的整体性能。测试的工具链使用Vegeta+PPof+go-torch，PProf、go-torch上一篇文章[Golang工具链][Golang] 已经总结过不再赘述，vegeta会简单讲解下。

## 工具-vegeta ##

Vegeta是一个用Go语言编写的多功能的HTTP负载测试工具，提供命令行工具和开发包。安装见[vegeta][] 说明。

Usage: vegeta [global flags] <command> [command flags]
    
    global flags:
      -cpus int
            使用CUP的数量 (默认 4 个)
      -profile string
            Enable profiling of [cpu, heap]
      -version
            打印版本并退出
    
    attack command:
      -body string
            请求的主体文件
      -cert string
            TLS客户PEM编码的证书文件
      -connections int
            没个目标主机最大打开闲置链接数 (默认 10000)
      -duration duration
            持续攻击时间 [0 = forever]
      -header value
            请求头
      -insecure
            忽略无效的服务器TLS证书
      -keepalive
            使用持久链接 (default true)
      -key string
            TLS客户端PEM编码的私钥文件
      -laddr value
            本地IP地址 (default 0.0.0.0)
      -lazy
            延迟懒散的读取目标
      -output string
            输出文件 (default "stdout")
      -rate uint
            每秒请求数 (default 50)
      -redirects int
            遵循重定向的次数. -1 不会遵循重定向但会标记为成功 (默认 10)
      -root-certs value
            TLS根证书文件 (逗号分隔列表)
      -targets string
            目标文件 (default "stdin")
      -timeout duration
            请求超时时间 (default 30s)
      -workers uint
            初始化进程数 (default 10)
    
    report command:
      -inputs string
            输入文件 (comma separated) (default "stdin")
      -output string
            输出文件 (default "stdout")
      -reporter string
            表报字符格式 [text, json, plot, hist[buckets]] (default "text")
            text 文本格式
            json json格式
            plot 在 Dygraphs 上生成一个可以交互式的HTML5基础页面
            hist 计算并打印一个基于文本的直方图
    
    dump command:
      -dumper string
            Dumper [json, csv] (default "json") 指定转储格式
      -inputs string
            Input files (comma separated) (default "stdin") 指定转储含有统计结果的输入文件，多个逗号分隔
      -output string
            Output file (default "stdout") 指定把转储文件写入到输出文件
    
    举例:
      echo "GET http://localhost/" | vegeta attack -duration=5s | tee results.bin | vegeta report
      vegeta attack -targets=targets.txt > results.bin
      vegeta report -inputs=results.bin -reporter=json > metrics.json
      cat results.bin | vegeta report -reporter=plot > plot.html
      cat results.bin | vegeta report -reporter="hist[0,100ms,200ms,300ms]"

注意

*  \-targets 指定一行分隔文件中的攻击目标，格式如下：
    
     *  简单目标
    
        GET http://goku:9090/path/to/dragon?item=balls
        GET http://user:password@goku:9090/path/to
        HEAD http://goku:9090/path/to/success
    
     *  自定义请求头的目标
    
        GET http://user:password@goku:9090/path/to
        X-Account-ID: 8675309
        
        DELETE http://goku:9090/path/to/remove
        Confirmation-Token: 90215
        Authorization: Token DEADBEEF
    
     *  自定义请求的主体
    
        POST http://goku:9090/things
        @/path/to/newthing.json
        
        PATCH http://goku:9090/thing/71988591
        @/path/to/thing-71988591.json
    
     *  自定义请求头和请求主体
    
        POST http://goku:9090/things
        X-Account-ID: 99
        @/path/to/newthing.json
 *  进行负载测试时，不能因为Vegeta自身机器的性能瓶颈限制无法达到预期结果，例如打开的文件数、内存大小、CPU和网络带宽，分布式的使用Vegeta是非常好的解决方案。
    
     *  为了确保打开文件描述和进程限制设置得高一些，可以在机器上使用`ulimit`命令
     *  可以使用`pdsh`分布式运维工具，对目标执行分布式攻击。

## 程序性能分析过程 ##

### 使用vegeta工具压测http服务接口 ###

#### 命令 ####

*  `echo "POST http://192.168.168.189:8181/graphql" | vegeta attack -body /tmp/rqst/rqst.txt -duration=10s -rate=400 > r.bin`
    
     *  对`http://192.168.168.189:8181/graphql`执行post请求，post的body放置在`/tmp/rqst/rqst.txt`目录下，对目标地址进行持续10s的攻击，每次发送400个请求， 将请求的结果统计到r.bin文件。
     *  rqst.txt的内容如下，此处对部署在远端GraphQL服务直接发送Post请求，请求的操作名称jobInfoList：
    
        {                                                                                                                                     
            "query":"query jobInfoList( $projectId: String!){\n\tjobInfoList(projectId: $projectId) {\n algorithmInfo {\n algorithmId\n descInfo\n location\n name\n sourceFormat\n status\n targetFormat\n version\n }\n }\n}",  
            "variables":{"projectId":"pr-testproject"},
            "operationName":"jobInfoList" }

#### 结果 ####

*  text格式
    
        /home# vegeta report -inputs=r.bin -reporter=text //查看text格式分析数据,默认为该格式，可不写
        Requests      [total, rate]            4000, 400.10
        Duration      [total, attack, wait]    10.0081328s, 9.997499937s, 10.632863ms
        Latencies     [mean, 50, 95, 99, max]  3.978566ms, 3.635816ms, 6.189994ms, 11.539779ms, 18.534089ms
        Bytes In      [total, mean]            148000, 37.00
        Bytes Out     [total, mean]            1380000, 345.00
        Success       [ratio]                  100.00%
        Status Codes  [code:count]             200:4000
 *  json格式
    
        /home# vegeta report -inputs=r.bin -reporter=json
        {
        "latencies:{"total":15914265193,"mean":3978566,"50th":3635816,"95th":6189994,"99th":11539779,"max":18534089}, "bytes_in":{"total":148000,"mean":37}, "bytes_out":{"total":1380000,"mean":345}, "earliest":"2018-04-20T15:31:11.400851579+08:00","latest":"2018-04-20T15:31:21.398351516+08:00","end":"2018-04-20T15:31:21.408984379+08:00", "duration":9997499937, "wait":10632863, "requests":4000, "rate":400.10002752751205, "success":1, "status_codes":{"200":4000}, "errors":null }

### 查看生成的pprof分析的可视化图片 ###

pprof常用作cpu、内存分析，需要使用pprof的场景

*  定位内存泄露
 *  程序效率瓶颈
 *  查看程序的调用图

下面这张图是CPU profile，可以清楚看到程序运行时的调用状态，主要分析各个方法的耗时。下图有些部分是虚线，是**因为耗时比较少的节点没有在图上体现出来** ，但要把图连起来，有的地方就使用虚线了。

![这里写图片描述][70]

### go-torch更直观的分析工具 ###

上面的图在调用链比较简单的情况下，会比较直观，但在如此复杂的调用链下，确实看着有点乱，使用Uber开源的火焰图绝对让你打开新世界的大门。

##### 命令 #####

*  执行命令`go-torch -u http://192.168.168.189:8181 -t 10`
 *  执行命令后bash展示如下内容：
    
        INFO[14:16:19] Run pprof command: go tool pprof -raw -seconds 10 http://192.168.168.189:8181/debug/pprof/profile
        INFO[14:16:30] Writing svg to torch.svg

#### 火焰图展示 ####

*  下图为使用go-torch生成的火焰图，看起来比pprof分析的要更加直观一些。
    
    ![这里写图片描述][70 1]
    
    火焰图是具有互动性的：
    
     *  鼠标悬浮： 火焰的每一层都会标注函数名，鼠标悬浮时会显示完整的函数名、抽样抽中的次数、占据总抽样次数的百分比。
    
    ![这里写图片描述][70 2]
    
     *  点击放大：在某一层点击，火焰图会水平放大，该层会占据所有宽度，显示详细信息。
    
    ![这里写图片描述][70 3]
    
     *  搜索：按下Ctrl + F 会显示一个搜索框，可输入关键字或正则表达式，所有符合条件的函数名会高亮显示
    
    ![这里写图片描述][70 4]

#### 总结 ####

通过以上一系列分析，笔者定位到`GraphQL`的解析库对程序的性能造成了一定的影响，这边总结了几种解决方式：

*  用grpc替代GraphQL
 *  http的Client和Server之间使用长连接进行通信
 *  使用http2代替http1.1

## 参考资料 ##

*  [Go代码调优利器-火焰图][Go_-]
 *  [Golang服务的性能调优与问题定位][Golang 1]

[Golang]: https://blog.csdn.net/phantom_111/article/details/79981579
[vegeta]: https://github.com/tsenart/vegeta
[70]: /images/20220526/2de378b8772f44bda0df698a0d3e0090.png
[70 1]: /images/20220526/71911587293d476c9755e7c3e9a34aa3.png
[70 2]: /images/20220526/c5b2272dabd6440ab49cc34c227a0f3e.png
[70 3]: /images/20220526/91f30d5215704ecc8fa779b0d93434d2.png
[70 4]: /images/20220526/5b13b5ecaf7c4708bc067a0a083013be.png
[Go_-]: http://lihaoquan.me/2017/1/1/Profiling-and-Optimizing-Go-using-go-torch.html
[Golang 1]: http://www.yourmoonlight.com/golang/2017/07/15/How-To-Profile-Golang-Programs