目前有几种工具可用于分析应用程序的性能并显示结果。传统上，这些结果要么以某种表格形式显示，要么以平面形式显示，要么以树视图的形式显示。火焰图是比较新的，并采取一个新的角度来显示结果。
此外，可以在不同的级别上生成火焰图；工具连接到JVM，但也可以在(Linux/MacOS)OS级别上连接。

在这篇文章中，我希望给你一些关于火焰图是什么，如何读取它们，以及创建它们可用的工具的一些想法。

什么是火焰图？
火焰图是Brendan Gregg发明的一种显示轮廓结果的方法。或者，正如他所说：

火焰图是抽样堆栈痕迹的可视化，它允许快速识别热代码路径.

下面您将看到一个来自SpringBoot演示应用程序的示例火焰图。

火焰图一般是根据取样剖面仪的结果生成的。这些将创建堆栈样本，然后可以转换/折叠以获得生成火焰图的正确格式。然后，该图形由BrendanGregg的FlameGraphTool生成，这是一个简单的Perl脚本，将输出一个SVG映像。
SVG图片的好处在于它可以被搜索和过滤(不幸的是，在这篇博客文章中是不可能的)，这使得它非常容易遍历。另外，生成火焰图的输入是一个简单的文本文件，可以很容易地被黑客攻击以添加/过滤信息！

火焰图将提供以下信息：

• Y-轴/高度：显示堆栈深度。
• X轴/宽度：表示在一个方法中花费了多少时间(样本数)。
• 颜色：取决于配置，例如突出Java、C++、内核方法

值得注意的是X轴！=时间的流逝。堆栈帧按字母顺序从左到右排序。所以只看宽度，而不是轴上的位置。

将其与下面的JProfiler树视图进行比较，在该视图中，概述丢失的速度要快得多。

但是，在查看分析结果时，请确保您知道正在查看的是什么。某些分析器，例如，遭受‘安全点抽样偏差’(因此，我们将使用诚实的Profiler稍后)。类似地，在使用插装时，由于额外的开销，这可能会导致结果混乱，因此不建议使用。

需要开始

火焰图真正好的地方是，您可以只为Java生成它们，也可以在OS级别(Linux和OSX)生成它们，以获得更低级别的信息。以前，由于信息丢失，系统分析器无法填充整个Java堆栈。由于JDK 8更新60 Build 19(也包括JDK 9)，框架指针信息通过以下选项固定-XX：+保护框架。稍后，我将展示如何生成JVM仅火焰图以及OS级火焰图。

• JDK 9或JDK 8更新60构建19
• 诚实的轮廓者
• 火焰图工具

生成Java专用火焰图

对于这个例子，我们将使用同事构建的一个非常简单的应用程序来进行一些CPU分析：轮廓仪Schulung
。虽然这不会以任何方式产生花哨的结果，但运行起来很简单，只运行很短的时间，并且使JVM和OS级分析结果之间的差异非常明显。可以使用Maven构建应用程序。

为了生成Java火焰图，我们将使用诚实的Profiler。除了不受SafePoint偏见的困扰外，分析器还包括转换堆栈信息的代码，以便为FlameGraphTool的处理做好准备(尽管这有点隐藏)。

第一步是在执行应用程序时包括诚实的Profiler代理。完整的命令如下所示：

java -agentpath:/honest-profiler/liblagent.so=interval=7,logPath=/tmp/log.hpl -cp Cpu-0.0.1-SNAPSHOT.jar de.codecentric.training.javaprofiling.cpu.PrimeFinderRunner 1000000 1 1

申请可立即启动。完成后，这将输出/tmp/log.hpl包含原始堆栈信息的文件。
这需要转换为折叠堆栈数据是这样的：

java -cp /honest-profiler/honest-profiler.jar com.insightfullogic.honest_profiler.ports.console.FlameGraphDumperApplication /tmp/log.hpl /tmp/log.folded

根据这些折叠的堆栈信息，我们现在可以创建火焰图：

/FlameGraph/flamegraph.pl /tmp/log.folded > /tmp/flamegraph-java.svg

如果一切顺利，就会产生以下图表：

您可能会得到一个稍微不同的结果，因为小代码正在内联。这可以通过使用以下选项来解决-XX：InlineSmallCode=100为了防止内联，除了非常小的代码块。或使用其他(首选)选项：-XX：+解锁诊断VMOptions-XX：+DebugnonSafepoint.

正如你在图中所看到的，也有一些“未知”AGCT.未知的Java样本是可见的。无法映射这些信息来捕获堆栈信息，VisualVM等工具根本不会显示它们。在接下来的步骤中，它们将在LinuxPerf中变得可见。

生成Linux火焰图

接下来是有趣的内容，我们将使用LinuxPERF事件在操作系统级别上进行分析。重要的是要注意的是PERF命令与Java进程分开运行，因此我们首先需要启动Java，然后启动分析。此外，我们需要分别抓取堆栈信息，以填补空白。在JVM执行内联、类加载、垃圾收集等操作时，请确保分析一个“稳定”的JVM，否则就会读取陈旧的数据，并且某些堆栈帧可能无法得到映射。

为了让我们的生活更轻松，PERF-地图代理工具包括一些用于运行PERF命令，同时获取堆栈映射。甚至还有一个脚本来额外创建火焰图，但是为了清晰起见，我们将手动完成这个步骤。

首先，在启用框架指针信息的情况下启动Java应用程序：

java -XX:+PreserveFramePointer -cp Cpu-0.0.1-SNAPSHOT.jar de.codecentric.training.javaprofiling.cpu.PrimeFinderRunner 1000000 1 1

搜索正在运行的进程的PID(PS aux\grep java)。然后启动分析30秒，然后自动获取堆栈映射信息：

export PERF_RECORD_SECONDS=30
perf-map-agent/bin/perf-java-record-stack <PID>

默认情况下，这将在/tmp。我们还需要PERF事件然而，需要提取的信息如下：

sudo perf script -i /tmp/perf-<PID>.data > /tmp/out-<PID>.stacks

最后，我们可以折叠堆栈信息并一次创建火焰图：

/FlameGraph/stackcollapse-perf.pl /tmp/out-<PID>.stacks | tee /tmp/out-<PID>.collapsed | /FlameGraph/flamegraph.pl --color=java --hash > /tmp/flamegraph.svg

现在您应该看到以下输出：

正如您在创建的映像中所看到的，除了单个正在运行的线程之外，还可以看到更多的信息。这些都是JVM内部运行的操作，比如垃圾收集。在SpringBoot应用程序的第一个示例中，可以找到更多的堆栈。

我邀请你自己安装这个工具并试一试。看看创建了什么样的火焰图，以及如何导航它们以获取所有信息。请参阅下面的一些链接，以使您开始或获得更多的深入信息。