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테마

Flame Graphs ​

Flame 그래프는 무엇에 유용한가요? ​

Flame 그래프는 함수에서 소비된 CPU 시간을 시각화하는 방법입니다. 동기 작업에 너무 많은 시간을 소비하는 위치를 파악하는 데 도움이 될 수 있습니다.

Flame 그래프를 만드는 방법 ​

Node.js에 대한 Flame 그래프를 만드는 것이 어렵다고 들었을 수도 있지만, 더 이상 그렇지 않습니다. Flame 그래프에 Solaris VM이 더 이상 필요하지 않습니다!

Flame 그래프는 노드 특정 도구가 아닌 perf 출력에서 생성됩니다. CPU 시간 소비를 시각화하는 가장 강력한 방법이지만, Node.js 8 이상에서 JavaScript 코드가 최적화되는 방식에 문제가 있을 수 있습니다. 아래의 perf 출력 문제 섹션을 참조하십시오.

미리 패키지된 도구 사용 ​

Flame 그래프를 로컬에서 생성하는 단일 단계를 원한다면 0x를 사용해 보세요.

프로덕션 배포를 진단하려면 다음 참고 사항을 읽어보십시오. 0x 프로덕션 서버.

시스템 perf 도구로 Flame 그래프 만들기 ​

이 가이드의 목적은 Flame 그래프를 만드는 데 관련된 단계를 보여주고 각 단계를 제어할 수 있도록 하는 것입니다.

각 단계를 더 잘 이해하고 싶다면, 더 자세히 살펴보는 다음 섹션을 참조하십시오.

이제 시작해 보겠습니다.

  1. perf를 설치합니다 (아직 설치되지 않은 경우 일반적으로 linux-tools-common 패키지를 통해 사용 가능).
  2. perf를 실행해 보십시오. 누락된 커널 모듈에 대한 불만이 발생할 수 있으며, 이 경우 해당 모듈도 설치합니다.
  3. perf가 활성화된 상태로 노드를 실행합니다 (Node.js 버전에 특정한 팁은 perf 출력 문제 참조).
bash
perf record -e cycles:u -g -- node --perf-basic-prof app.js
  1. 누락된 패키지 때문에 perf를 실행할 수 없다는 경고가 아니면 무시하십시오. 커널 모듈 샘플에 액세스할 수 없다는 경고가 발생할 수 있지만, 이는 어쨌든 필요하지 않습니다.
  2. perf script > perfs.out를 실행하여 잠시 후 시각화할 데이터 파일을 생성합니다. 더 읽기 쉬운 그래프를 위해 약간의 정리를 적용하는 것이 유용합니다.
  3. stackvis가 아직 설치되지 않았다면 npm i -g stackvis를 설치합니다.
  4. stackvis perf < perfs.out > flamegraph.htm를 실행합니다.

이제 좋아하는 브라우저에서 Flame 그래프 파일을 열고 타오르는 것을 지켜보십시오. 색상으로 구분되어 있으므로 가장 채도가 높은 주황색 막대에 먼저 집중할 수 있습니다. 이는 CPU를 많이 사용하는 함수를 나타낼 가능성이 높습니다.

언급할 가치가 있는 점은 Flame 그래프의 요소를 클릭하면 그래프 위에 해당 주변 환경이 확대되어 표시됩니다.

perf를 사용하여 실행 중인 프로세스 샘플링하기 ​

이는 중단하고 싶지 않은 이미 실행 중인 프로세스에서 플레임 그래프 데이터를 기록하는 데 유용합니다. 재현하기 어려운 문제가 있는 프로덕션 프로세스를 상상해 보세요.

bash
perf record -F99 -p `pgrep -n node` -- sleep 3

저 sleep 3은 무엇을 위한 것일까요? -p 옵션이 다른 PID를 가리키더라도 perf를 계속 실행하기 위한 것입니다. 명령은 프로세스에서 실행되어 종료되어야 합니다. perf는 실제로 해당 명령을 프로파일링하는지 여부에 관계없이 전달하는 명령의 수명 동안 실행됩니다. sleep 3은 perf가 3초 동안 실행되도록 합니다.

-F(프로파일링 빈도)가 99로 설정된 이유는 무엇일까요? 합리적인 기본값입니다. 원하는 경우 조정할 수 있습니다. -F99는 perf에 초당 99개의 샘플을 가져오도록 지시합니다. 더 정확하게 하려면 값을 늘립니다. 값이 낮을수록 덜 정확한 결과로 출력이 줄어듭니다. 필요한 정확도는 CPU 집약적인 함수가 실제로 얼마나 오래 실행되는지에 따라 다릅니다. 눈에 띄는 속도 저하의 원인을 찾고 있다면 초당 99프레임이면 충분할 것입니다.

3초 perf 레코드를 얻은 후 위의 마지막 두 단계를 통해 플레임 그래프를 생성합니다.

Node.js 내부 함수 필터링 ​

일반적으로 호출 성능만 확인하고 싶으므로 Node.js 및 V8 내부 함수를 필터링하면 그래프를 훨씬 쉽게 읽을 수 있습니다. 다음을 사용하여 perf 파일을 정리할 수 있습니다.

bash
sed -i -r \
    -e '/(_libc_start|LazyCompile) |v8::internal::BuiltIn|Stub|LoadIC:\\[\\[' \
    -e '/^$/d' \
    perf.data > perf.out

플레임 그래프를 읽었는데 이상해 보이고 대부분의 시간을 차지하는 키 함수에서 무언가가 누락된 것처럼 보이면 필터 없이 플레임 그래프를 생성해 보세요. Node.js 자체에 문제가 있는 드문 경우가 있을 수 있습니다.

Node.js의 프로파일링 옵션 ​

--perf-basic-prof-only-functions 및 --perf-basic-prof는 JavaScript 코드를 디버깅하는 데 유용한 두 가지 옵션입니다. 다른 옵션은 Node.js 자체를 프로파일링하는 데 사용되며 이 가이드의 범위를 벗어납니다.

--perf-basic-prof-only-functions는 출력이 적으므로 오버헤드가 가장 적은 옵션입니다.

왜 필요한가? ​

이 옵션이 없으면 플레임 그래프를 얻을 수 있지만 대부분의 막대가 v8::Function::Call로 표시됩니다.

Perf 출력 문제 ​

Node.js 8.x V8 파이프라인 변경 ​

Node.js 8.x 이상은 V8 엔진의 JavaScript 컴파일 파이프라인에 대한 새로운 최적화를 제공하므로 perf에서 함수 이름/참조에 접근할 수 없는 경우가 있습니다. (Turbofan이라고 합니다)

결과적으로 플레임 그래프에서 함수 이름을 올바르게 얻지 못할 수 있습니다.

함수 이름이 예상되는 위치에 ByteCodeHandler:가 표시됩니다.

0x에는 이를 완화하기 위한 몇 가지 기능이 내장되어 있습니다.

자세한 내용은 다음을 참조하십시오.

Node.js 10+ ​

Node.js 10.x는 --interpreted-frames-native-stack 플래그를 사용하여 Turbofan 문제를 해결합니다.

node --interpreted-frames-native-stack --perf-basic-prof-only-functions를 실행하여 V8이 JavaScript를 컴파일하는 데 어떤 파이프라인을 사용했는지에 관계없이 플레임 그래프에서 함수 이름을 가져옵니다.

플레임 그래프의 손상된 레이블 ​

다음과 같은 레이블이 보이는 경우

bash
node`_ZN2v88internal11interpreter17BytecodeGenerator15VisitStatementsEPMS0_8Zone

이는 사용 중인 Linux perf가 demangle 지원으로 컴파일되지 않았음을 의미합니다. 예를 들어 https://bugs.launchpad.net/ubuntu/+source/linux/+bug/1396654를 참조하십시오.

예제 ​

플레임 그래프 연습으로 플레임 그래프를 직접 캡처하는 연습을 해보세요!