使用V8和node輕鬆profile分析nodejs應用程序

簡介

咱們使用nodejs寫好了程序以後，要是想對該程序進行性能分析的話，就須要用到profile工具了。

雖然有不少很方便和強大的第三方profile工具，可是咱們這裏主要講解V8和node自帶的profile，由於他們已經足夠簡單和強大了。使用他們基本上能夠知足咱們的平常分析須要。

下面就一塊兒來看看吧。

使用V8的內置profiler工具

nodejs是運行在V8引擎上的，而V8引擎自己就提供了內置的profile工具，要想直接使用V8引擎，我須要下載V8源代碼，而後進行build。通常來講咱們有兩種build V8的方法。

使用gm來build V8

gm是一個很是方便的all-in-one的腳本，能夠用來生成build文件，觸發build過程和運行測試用例。

通常來講，gm腳本的位置在：/path/to/v8/tools/dev/gm.py

咱們能夠爲其建立一個alias，方便後面的使用：

alias gm=/path/to/v8/tools/dev/gm.py

build V8:

gm x64.release

build以後進行用例驗證：

gm x64.release.check

是否是很簡單？

手動build V8

手動build V8就比較麻煩了，咱們也能夠分爲三步，1.生成build文件，2.觸發build，3.運行測試用例

咱們可使用gn來爲out/foo生成build文件：

gn args out/foo

上面的命令將會開啓一個編輯窗口，用來輸入gn的參數。

咱們能夠添加list來查看全部的參數描述：

gn args out/foo --list

固然咱們也能夠直接指定參數，來建立build文件：

gn gen out/foo --args='is_debug=false target_cpu="x64" v8_target_cpu="arm64" use_goma=true'

除了gn以外，咱們還可使用v8自帶的v8gen來建立build文件：

alias v8gen=/path/to/v8/tools/dev/v8gen.py

v8gen -b 'V8 Linux64 - debug builder' -m client.v8 foo

建立好build文件以後，咱們就能夠進行編譯了。

build全部的V8：

ninja -C out/x64.release

只build d8:

ninja -C out/x64.release d8

最後咱們運行測試，來驗證是否構建成功：

tools/run-tests.py --outdir out/foo
//或者
tools/run-tests.py --gn

生成profile文件

build好V8以後，咱們就可使用其中的命令來生成profile文件了。

找到d8文件：

d8 --prof app.js

經過添加 --prof 參數，咱們能夠生成一個v8.log文件，這個文件中包含了profiling數據。

注意這時候的v8.log文件雖然不是二進制格式的，可是閱讀起來仍是有難度的，由於它只是簡單的作了log操做，並無進行有效的統計分析。

咱們看下生成的文件：

...
profiler,begin,1000
tick,0x7fff688bbe36,839,0,0x0,6
tick,0x7fff688bc2d2,2081,0,0x0,6
tick,0x100373430,3263,0,0x0,6
code-creation,Builtin,3,3746,0x1008aa020,1634,RecordWrite
code-creation,Builtin,3,3766,0x1008aa6a0,457,EphemeronKeyBarrier
code-creation,Builtin,3,3773,0x1008aa880,44,AdaptorWithBuiltinExitFrame
code-creation,Builtin,3,3781,0x1008aa8c0,294,ArgumentsAdaptorTrampoline
code-creation,Builtin,3,3788,0x1008aaa00,203,CallFunction_ReceiverIsNullOrUndefined
code-creation,Builtin,3,3796,0x1008aaae0,260,CallFunction_ReceiverIsNotNullOrUndefined
code-creation,Builtin,3,3804,0x1008aac00,285,CallFunction_ReceiverIsAny
code-creation,Builtin,3,3811,0x1008aad20,130,CallBoundFunction
...

能夠看到日誌文件中只記錄了事件的發生，可是並無統計信息。

分析生成的文件

若是想要生成咱們看得懂的統計信息，則可使用：

//windows
tools\windows-tick-processor.bat v8.log

//linux
tools/linux-tick-processor v8.log

//macOS
tools/mac-tick-processor v8.log

來生成能夠理解的日誌文件。

生成的文件大概是下面樣子的：

Statistical profiling result from benchmarks\v8.log, (4192 ticks, 0 unaccounted, 0 excluded).

 [Shared libraries]:
   ticks  total  nonlib   name
      9    0.2%    0.0%  C:\WINDOWS\system32\ntdll.dll
      2    0.0%    0.0%  C:\WINDOWS\system32\kernel32.dll

 [JavaScript]:
   ticks  total  nonlib   name
    741   17.7%   17.7%  LazyCompile: am3 crypto.js:108
    113    2.7%    2.7%  LazyCompile: Scheduler.schedule richards.js:188
    103    2.5%    2.5%  LazyCompile: rewrite_nboyer earley-boyer.js:3604
    103    2.5%    2.5%  LazyCompile: TaskControlBlock.run richards.js:324
     96    2.3%    2.3%  Builtin: JSConstructCall
    ...

用慣的IDE的同窗可能在想，能不能有個web頁面來統一展現這個結果呢？

有的，V8提供了profview工具，讓咱們能夠從web UI來分析生成的結果。

profview是一個html工具，咱們能夠從 https://chromium.googlesource... 下載。

若是要使用profview，咱們還須要對第一步生成的v8.log文件進行預處理：

linux-tick-processor --preprocess > v8.json

而後在profview頁面上傳v8.json進行分析便可。

生成時間線圖

--prof 還能夠接其餘參數，好比 --log-timer-events， 經過使用這個參數能夠用來統計V8引擎中花費的時間。

d8 --prof --log-timer-events app.js

tools/plot-timer-events v8.log

第一個命令生成v8.log文件，第二個命令會生成一個timer-events.png圖形文件，更加直觀的展現數據。

由於生成日誌實際上對程序的性能是有必定的影響的，咱們還能夠爲plot-timer-events添加失真因子，來糾正這個問題。若是咱們沒有指定糾正因子，腳本會自動進行查找。固然，咱們也能夠向下面這樣手動指定：

tools/plot-timer-events --distortion=4500 v8.log

使用nodejs的profile工具

在nodejs 4.4.0以前，只能下載V8的源代碼進行編譯，才能進行profile。 而在nodejs 4.4.0以後，node命令已經集成了V8的功能。

咱們可使用 node --v8-options 來查看 node中可用的V8參數：

node  --v8-options
SSE3=1 SSSE3=1 SSE4_1=1 SAHF=1 AVX=1 FMA3=1 BMI1=1 BMI2=1 LZCNT=1 POPCNT=1 ATOM=0
Synopsis:
  shell [options] [--shell] [<file>...]
  d8 [options] [-e <string>] [--shell] [[--module] <file>...]

  -e        execute a string in V8
  --shell   run an interactive JavaScript shell
  --module  execute a file as a JavaScript module

Note: the --module option is implicitly enabled for *.mjs files.

The following syntax for options is accepted (both '-' and '--' are ok):
  --flag        (bool flags only)
  --no-flag     (bool flags only)
  --flag=value  (non-bool flags only, no spaces around '=')
  --flag value  (non-bool flags only)
  --            (captures all remaining args in JavaScript)

Options:
  --use-strict (enforce strict mode)
        type: bool  default: false
  --es-staging (enable test-worthy harmony features (for internal use only))
        type: bool  default: false
...

參數不少，一樣的咱們可使用 --prof 參數：

node --prof app.js

會在本地目錄生成一個相似 isolate-0x102884000-14025-v8.log 的文件。

文件的內容和V8生成的一致，這裏就不列出來了。

要想分析這個文件，可使用：

node --prof-process isolate-0x102884000-14025-v8.log > processed.txt

看下生成的分析結果：

Statistical profiling result from isolate-0x102884000-14025-v8.log, (296 ticks, 4 unaccounted, 0 excluded).
  
 [Shared libraries]:
   ticks  total  nonlib   name
      6    2.0%          /usr/lib/system/libsystem_pthread.dylib
      6    2.0%          /usr/lib/system/libsystem_kernel.dylib
      2    0.7%          /usr/lib/system/libsystem_malloc.dylib
      1    0.3%          /usr/lib/system/libmacho.dylib
      1    0.3%          /usr/lib/system/libcorecrypto.dylib

 [JavaScript]:
   ticks  total  nonlib   name

...

 [Summary]:
   ticks  total  nonlib   name
      0    0.0%    0.0%  JavaScript
    276   93.2%   98.6%  C++
     24    8.1%    8.6%  GC
     16    5.4%          Shared libraries
      4    1.4%          Unaccounted

 [C++ entry points]:
   ticks    cpp   total   name
    142   63.1%   48.0%  T __ZN2v88internal21Builtin_HandleApiCallEiPmPNS0_7IsolateE
     82   36.4%   27.7%  T __ZN2v88internal40Builtin_CallSitePrototypeGetPromiseIndexEiPmPNS0_7IsolateE
      1    0.4%    0.3%  T __ZN2v88internal36Builtin_CallSitePrototypeGetFileNameEiPmPNS0_7IsolateE
...

和V8的也很相似。

從Summary和各個entry points中，咱們能夠進一步分析程序中到底哪一塊佔用了較多的CPU時間。

上面的百分百的意思是，在採樣的這些數據中，有93.2%的都在運行C++代碼。那麼咱們接下來就應該去看一下，究竟是哪些C++代碼佔用了最多的時間，並找出相應的解決辦法。

本文做者：flydean程序那些事

本文連接：http://www.flydean.com/nodejs-profile/

本文來源：flydean的博客

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