Go性能调优

Posted by kzdgt on Monday, March 24, 2025

Go语言项目中的性能优化主要有以下几个方面:

  • CPU profile:报告程序的 CPU 使用情况,按照一定频率去采集应用程序在 CPU 和寄存器上面的数据
  • Memory Profile(Heap Profile):报告程序的内存使用情况
  • Block Profiling:报告 goroutines 不在运行状态的情况,可以用来分析和查找死锁等性能瓶颈
  • Goroutine Profiling:报告 goroutines 的使用情况,有哪些 goroutine,它们的调用关系是怎样的

采集性能数据

Go语言内置了获取程序的运行数据的工具,包括以下两个标准库:

  • runtime/pprof:采集工具型应用运行数据进行分析
  • net/http/pprof:采集服务型应用运行时数据进行分析

pprof开启后,每隔一段时间(10ms)就会收集下当前的堆栈信息,获取各个函数占用的CPU以及内存资源;最后通过对这些采样数据进行分析,形成一个性能分析报告。

注意,我们只应该在性能测试的时候才在代码中引入pprof。

工具型应用

如果你的应用程序是运行一段时间就结束退出类型。那么最好的办法是在应用退出的时候把 profiling 的报告保存到文件中,进行分析。对于这种情况,可以使用runtime/pprof库。 首先在代码中导入runtime/pprof工具:

import "runtime/pprof"

CPU性能分析

开启CPU性能分析:

pprof.StartCPUProfile(w io.Writer)

停止CPU性能分析:

pprof.StopCPUProfile()

应用执行结束后,就会生成一个文件,保存了我们的 CPU profiling 数据。得到采样数据之后,使用go tool pprof工具进行CPU性能分析。

内存性能优化

记录程序的堆栈信息

pprof.WriteHeapProfile(w io.Writer)

得到采样数据之后,使用go tool pprof工具进行内存性能分析。

go tool pprof默认是使用-inuse_space进行统计,还可以使用-inuse-objects查看分配对象的数量。

服务型应用

如果你的应用程序是一直运行的,比如 web 应用,那么可以使用net/http/pprof库,它能够在提供 HTTP 服务进行分析。

如果使用了默认的http.DefaultServeMux(通常是代码直接使用 http.ListenAndServe(“0.0.0.0:8000”, nil)),只需要在你的web server端代码中按如下方式导入net/http/pprof

import _ "net/http/pprof"

如果你使用自定义的 Mux,则需要手动注册一些路由规则:

r.HandleFunc("/debug/pprof/", pprof.Index)
r.HandleFunc("/debug/pprof/cmdline", pprof.Cmdline)
r.HandleFunc("/debug/pprof/profile", pprof.Profile)
r.HandleFunc("/debug/pprof/symbol", pprof.Symbol)
r.HandleFunc("/debug/pprof/trace", pprof.Trace)

如果你使用的是gin框架,那么推荐使用github.com/gin-contrib/pprof,在代码中通过以下命令注册pprof相关路由。

if config.GetConfig().IsDev {
	pprof.Register(routers)
}

不管哪种方式,你的 HTTP 服务都会多出/debug/pprof endpoint,访问它会得到类似下面的内容:

debug/pprof

这个路径下还有几个子页面:

  • /debug/pprof/profile:访问这个链接会自动进行 CPU profiling,持续 30s,并生成一个文件供下载
  • /debug/pprof/heap: Memory Profiling 的路径,访问这个链接会得到一个内存 Profiling 结果的文件
  • /debug/pprof/block:block Profiling 的路径
  • /debug/pprof/goroutines:运行的 goroutines 列表,以及调用关系

查看火焰图

安装 graphviz(可选,用于可视化调用图)

需要添加到环境变量

# Ubuntu
sudo apt-get install graphviz

# macOS
brew install graphviz

# Windows
在https://graphviz.org/下载安装

go tool pprof命令

不管是工具型应用还是服务型应用,我们使用相应的pprof库获取数据之后,下一步的都要对这些数据进行分析,我们可以使用go tool pprof命令行工具。

go tool pprof最简单的使用方式为:

go tool pprof [binary] [source]
// eg. go tool pprof http://localhost:6060/debug/pprof/profile

其中:

  • binary 是应用的二进制文件,用来解析各种符号;
  • source 表示 profile 数据的来源,可以是本地的文件,也可以是 http 地址。

注意事项: 获取的 Profiling 数据是动态的,要想获得有效的数据,请保证应用处于较大的负载(比如正在生成中运行的服务,或者通过其他工具模拟访问压力)。否则如果应用处于空闲状态,得到的结果可能没有任何意义。

常见问题

权限问题

  • 若采样失败,尝试使用 sudo(谨慎操作)。
  • 确保防火墙未阻止 6060 端口。

依赖缺失

  • 确认 FlameGraph 脚本路径已添加到 PATH 环境变量。

低版本 Go 兼容性

  • Go 1.11+ 推荐直接使用内置的 pprof 火焰图功能:新版 Go 的 pprof 直接支持火焰图,无需 go-torch
# 启动交互式 Web UI
go tool pprof -http=:8080 http://localhost:6060/debug/pprof/profile

# 在浏览器中点击 "View > Flame Graph" 即可生成。

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