确定CPU繁忙的原因是性能分析的一项常规任务，这通常涉及到对堆栈跟踪的剖析。通过固定速率的采样进行剖析是一种粗略但有效的方法，可以看到哪些代码路径是热的（CPU上的繁忙）。它通常通过创建一个定时中断来收集当前的程序计数器、函数地址或整个堆栈回溯，并在打印总结报告时将其转化为人类可读的东西。

linux-tools中的系统级性能分析工具perf提供一个性能分析框架，通过perf，应用程序可以利用PMU、tracepoint和内核中的计数器来进行性能统计。tracepoints是散落在内核源码中的一些hook，它们可以在特定的代码被执行到时触发，这一特点可以被各种trace/debug工具所使用。perf将tracepoint产生的时间记录下来，生成报告，通过分析这些报告，调优人员便可以了解程序运行期间内核的各种细节，定位程序的性能瓶颈。

然而，perf生成的剖析数据可能有几千行之长，人类是视觉动物，在阅读大量的数字和理解它们方面相当糟糕。火焰图（Flame Graph）是采样堆栈跟踪的一种可视化方式。除CPU剖析外，这种可视化的用途见火焰图的主页。

在这里，我将介绍如何使用Flame Graph生成程序剖析的CPU火焰图，它可以配合perf使用，并且生成的SVG是交互式的，可以放大或搜索定位到程序的特定部分，其效果如下：

安装

首先安装perf，以Arch Linux为例：

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sudo pacman -S perf

拉取FlameGraph仓库：

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git clone https://github.com/brendangregg/FlameGraph  # or download it from github

使用

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cd FlameGraph
sudo perf record -F 99 -a -g -- COMMAND [ARGS]

COMMAND [ARGS]为你要剖析的程序及参数，该命令参数的含义是栈帧采样率为99Hz(-F 99)，记录所有CPU核心的事件(-a)，对内核空间和用户空间启动函数调用图记录功能(-g)。除此之外，其它常用的参数如下：

• -p, --pid=：记录指定pid进程的事件，可用逗号分隔多个进程pid
• -e, --event=：选择指定的PMU事件
• -C, --cpu：仅在指定CPU核心上采样。如0,1 0-2
• -o, --output=：输出文件名

程序执行完毕后，当前目录下生成perf.data剖析数据。我们将使用FlameGraph仓库中的脚本生成火焰图：

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sudo perf script | ~/FlameGraph/stackcollapse-perf.pl > out.perf-folded
~/FlameGraph/flamegraph.pl out.perf-folded > perf.svg

当前目录下生成perf.svg。用浏览器打开（Firefox为例）：

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firefox perf.svg

你可以通过鼠标点击来探索火焰图，或者通过右上角的搜索功能定位到某处。

参考

CPU Flame Graphs

Debugging and Profiling - the missing semester of your cs education