golang 性能優化分析：benchmark 結合 pprof

• 2021 年 4 月 1 日
• 筆記
• [01]Go, Go, golang, 性能分析

前面 2 篇 golang 性能優化分析系列文章：

• golang 性能優化分析工具 pprof (上)
• golang 性能優化分析工具 pprof (下)

一、基準測試 benchmark 簡介

在 golang 中，可以通過 benchmark 基準測試來測試代碼性能。基準測試主要是通過測試 cpu 和內存的效率問題，來評估被測試代碼的性能。

基準測試的指標：

1. 程序所花費的時間
2. 內存使用的情況
3. cpu 使用情況

基準測試文件名和函數規定：

• go 基準測試文件都是以 _test.go 結尾，和單元測試用例在同一個文件中。
• 基準測試每個函數都是以 Benchmark 開頭。

基準測試常用命令：

go test ./fib              // 不進行基準測試，對 fib 進行單元測試

go test -bench=. -run=none  // 進行基準測試，不進行單元測試，-run 表示執行哪些單元測試和測試函數，一般函數名不會是 none，所以不執行單元測試
// 上面的測試命令還可以用空格隔開，意義是一樣
go test -bench . -run none

go test -bench=.    // 對所有的進行基準測試

go test -bench='fib$'     // 只運行以 fib 結尾的基準測試，-bench 可以進行正則匹配

go test -bench=. -benchtime=6s  // 基準測試默認時間是 1s，-benchtime 可以指定測試時間
go test -bench=. -benchtime=50x  // 參數 -benchtime 除了指定時間，還可以指定運行的次數

go test -bench=. -benchmem // 進行時間、內存的基準測試

說明：上面的命令中，-bench 後面都有一個 . ，這個點並不是指當前文件夾，而是一個匹配所有測試的正則表達式。

更多參數說明請查看幫助：go help testflag

分析基準測試數據：

• cpu 使用分析：-cpuprofile=cpu.pprof
• 內存使用分析：-benchmem -memprofile=mem.pprof
• block分析：-blockprofile=block.pprof

在配合 pprof 就可以進行分析。

運行命令採樣數據：

go test -bench=. -run=none -benchmem -memprofile=mem.pprof
go test -bench=. -run=none -blockprofile=block.pprof

go test -bench=. -run=none -benchmem -memprofile=mem.pprof -cpuprofile=cpu.pprof

二、代碼示例

2.1 代碼示例

fib.go：

package main

func Fib(n int) int {
	if n < 2 {
		return n
	}

	return Fib(n-1) + Fib(n-2)
}

fib_test.go:

package main

import (
	"testing"
)

func BenchmarkFib(b *testing.B) {
	// 運行 Fib 函數 b.N 次
	for n := 0; n < b.N; n++ {
		Fib(20)
	}
}

func BenchmarkFib2(b *testing.B) {
	// 運行 Fib 函數 b.N 次
	for n := 0; n < b.N; n++ {
		Fib(10)
	}
}

2.2 運行命令採集數據

go test -bench=. -run=none \
-benchmem -memprofile=mem.pprof \
-cpuprofile=cpu.pprof \
-blockprofile=block.pprof

也可以用一個一個命令來完成採集數據，分開運行：

go test -bench=. -run=none -benchmem -memprofile=mem.pprof

go test -bench=. -run=none -benchmem -cpuprofile=cpu.pprof

2.3 分析數據

前面有 上，下 兩篇 pprof 的文章怎麼分析數據，一種方法是命令行交互分析模式，一種是可視化圖形分析模式。

A. 命令行交互分析

分析 cpu：

go tool pprof cpu.pprof

再用 top15 命令分析，或者 top --cum 進行排序分析

如下圖：

B. web 界面分析

命令行執行命令：

go tool pprof -http=":8080" cpu.pprof

會自動在瀏覽器上打開地址：//localhost:8080/ui/ ，然後就可以在瀏覽器上查看各種分析數據，如下圖：

其他數據也可以進行同樣的分析，這裡就略過。

[完]