解密服務(wù)性能利器：Pyroscope讓你的應(yīng)用飛起來

開發(fā)人員通常需要查看生產(chǎn)應(yīng)用程序中的性能瓶頸以確定問題的原因。為此，您通常需要可以通過日志和代碼工具收集的信息。不幸的是，這種方法通常耗時，并且不能提供有關(guān)潛在問題的足夠詳細(xì)信息。

一種現(xiàn)代且更先進(jìn)的方法是應(yīng)用和使用分析技術(shù)和工具來突出顯示最慢的應(yīng)用程序代碼，即消耗大部分資源的區(qū)域。

在這篇博文中，我們將討論持續(xù)分析，然后使用名為 Pyroscope 的開源工具檢測在 Kubernetes 上運行的微服務(wù)。

什么是Pyroscope？

必須對代碼進(jìn)行分析、調(diào)試和審查，以確定使其運行得更快的最有效方法。使用分析工具檢查應(yīng)用程序的代碼有助于我們定位和修復(fù)性能瓶頸。這可以快速診斷應(yīng)用程序的執(zhí)行情況，并使程序員能夠深入了解性能不佳的核心細(xì)節(jié)。結(jié)果是一個簡化的代碼庫，減少了 CPU/內(nèi)存消耗，使用戶體驗更好！

Profiling 是一種程序分析，用于測量程序的內(nèi)存、時間復(fù)雜度或函數(shù)調(diào)用的頻率和持續(xù)時間。分析信息用于幫助程序優(yōu)化和性能。Profiler 程序可以跟蹤每一行代碼。連續(xù)分析

Continuous Profiler 用于更快、更輕松地進(jìn)行故障排除。Continuous Profiler 是生產(chǎn)代碼分析器，可讓您隨時間分析整個環(huán)境中的代碼級性能。隨著配置文件的不斷收集，它們可以在引入新代碼后快速揭示資源最密集的特性（或代碼行）。優(yōu)化可以減少最終云提供商帳戶和用戶的延遲。

有哪些連續(xù)分析器？

因此，這里列出了您可能遇到的一些分析器：

• Pyroscope

Pyroscope是一個開源平臺，由服務(wù)器和代理組成。它允許用戶以 CPU 和磁盤高效的方式收集、存儲和查詢分析數(shù)據(jù)。

• Parca

Parca收集、存儲和提供配置文件，以便隨著時間的推移進(jìn)行查詢。它是開源的，可以部署在生產(chǎn)環(huán)境中，因為 Parca 專注于對兩種主要類型的配置文件進(jìn)行采樣分析：跟蹤和采樣。

• Datadog

Datadog Continuous Profiler始終在任何環(huán)境（包括生產(chǎn)環(huán)境）中分析和比較代碼性能。它指出了由低效代碼導(dǎo)致的難以復(fù)制的生產(chǎn)問題。還具有自動代碼分析洞察力。

• Google - Cloud Profiler

Cloud Profiler是一種低開銷的統(tǒng)計分析器，可從您的生產(chǎn)應(yīng)用程序中持續(xù)收集 CPU 使用率和內(nèi)存分配信息。它具有可操作的應(yīng)用程序分析、低影響的生產(chǎn) Profilin 和廣泛的平臺支持。

為什么使用 Pyroscope

在我們開始探索 Pyroscope 之前，讓我們看看它與市場上其他少數(shù)可用的連續(xù)分析工具有何不同。DataDog 和 Google Cloud Profiler 在業(yè)界被廣泛使用。正如一位 Reddit 用戶所指出的，以下是 Pyroscope 比其他兩個更好的一些原因。

Pyroscope 專注于構(gòu)建專門用于分析數(shù)據(jù)的存儲引擎，以盡可能高效地存儲和查詢數(shù)據(jù)。它使用代理服務(wù)器模型將配置文件從應(yīng)用程序發(fā)送到 Pyroscope 服務(wù)器：

Pyroscope 允許任何語言的分析器向其發(fā)送數(shù)據(jù)，并讓存儲引擎有效地存儲該數(shù)據(jù)。例如，Pyroscope 具有針對 Go、Python、Ruby、eBPF、Java、.NET、PHP 和 Rust 的語言特定代理。

另一方面，Parca 采用了稍微不同的方法，它依賴 eBPF 來編譯 C、C++、Go 等語言。在撰寫本文時，對其他語言的支持正在進(jìn)行中。與 Pyroscope 類似，它也可以從 HTTP 端點讀取任何pprof 格式的配置文件。從理論上講，由于所有這些語言最終都會編譯下來并在內(nèi)核上運行，因此 eBPF 應(yīng)該適用于這些語言中的任何一種。然而，在實踐中，如果你真的為 Python 等解釋性語言運行 eBPF，在許多情況下，函數(shù)名稱對人類來說是不可讀的。這是因為符號不是以這些語言存儲的。

出于這個原因，Pyroscope 同時支持特定于語言的分析器和 eBPF 分析器。與僅在內(nèi)核級別運行的 eBPF 相比，這以集成語言特定代理的工作量稍多為代價。但它也帶來了更多可操作和人類可讀的配置文件的好處。

如何安裝 Pyroscope？

無論您使用什么，Docker、Linux，或者正在尋找 Ruby 或 Go 文檔，Pyroscope 都可以啟動服務(wù)器，然后再啟動代理。即使您的目標(biāo)是 10 秒或 10 個月的軟件分析數(shù)據(jù)，他們定制設(shè)計的存儲引擎也可以進(jìn)行快速查詢?！?Pyroscope 網(wǎng)站

我們將使用 minikube 來運行 Kubernetes 集群。使用 minikube 創(chuàng)建集群：

minikubestart

添加 Helm 圖表存儲庫：

helmrepoaddpyroscope-iohttps://pyroscope-io.github.io/helm-chart

安裝 Helm 圖表：

helminstallpyroscopepyroscope-io/pyroscope--setservice.type=NodePort

檢查 Pyroscope Helm 圖表安裝成功：

helmlist

檢查 Pyroscope 是否正在運行：

kubectlgetall

現(xiàn)在我們的 Kubernetes 集群中運行了 Pyroscope，我們將繼續(xù)使用該應(yīng)用程序的步驟。我們將使用Google 微服務(wù)來進(jìn)行此演示。

將 Google 微服務(wù)演示與 Pyroscope 集成

我們將修改我們的容器鏡像以使用 pyroscope 二進(jìn)制文件。這個二進(jìn)制文件將啟動我們的應(yīng)用程序并注入自己進(jìn)行監(jiān)控。您可以在此 Pyroscope 文檔中參考更多內(nèi)容。

我們將使用來自 Google 微服務(wù)的 Python、Go 和 .NET 微服務(wù)進(jìn)行演示。所有修改都推送到GitHub 上的 Google 微服務(wù)分支，讓我們來看看每個服務(wù)的這些更改。

注意：要在 Google 微服務(wù)演示中試用 Pyroscope，您無需自己構(gòu)建 Docker 鏡像。您可以只應(yīng)用 Kubernetes 清單，如從微服務(wù)獲取分析數(shù)據(jù)部分所示。

• Python

我們將使用用 Python 編寫的電子郵件服務(wù)應(yīng)用程序。在DockerfilePyroscope 中使用 Python 應(yīng)用程序需要進(jìn)行以下更改。

COPY--from=pyroscope/pyroscope:latest/usr/bin/pyroscope/usr/bin/pyroscope CMD["pyroscope","exec","python","email_server.py"]

編輯 Dockerfile 后，在同一文件夾下，我們繼續(xù)構(gòu)建和推送鏡像。

dockerbuild.-tbeellzrocks/emailservice:latest dockerpushbeellzrocks/emailservice:latest

• .NET

我們將使用適用于 .NET 的應(yīng)用程序 Cart Service。要將 .NET 應(yīng)用程序與 Pyroscope 一起使用，需要對 Dockerfile 進(jìn)行以下更改。

COPY--from=pyroscope/pyroscope:latest/usr/bin/pyroscope/usr/bin/pyroscope ENTRYPOINT["pyroscope","exec","-spy-name","dotnetspy","/app/cartservice"] 編輯 Dockerfile 后，我們繼續(xù)構(gòu)建和推送鏡像。

• GO

我們將采用 Go 編寫的 Product Catalog Service 應(yīng)用程序。要使用帶有 Pyroscope 的 Go 應(yīng)用程序，需要對server.go進(jìn)行以下更改。

import( pyroscope"github.com/pyroscope-io/pyroscope/pkg/agent/profiler" ) funcmain(){ pyroscope.Start(pyroscope.Config{ ApplicationName:os.Getenv("APPLICATION_NAME"), ServerAddress:os.Getenv("SERVER_ADDRESS"), }) //codehere )

編輯 server.go 后，我們繼續(xù)構(gòu)建和推送鏡像。

從微服務(wù)獲取分析數(shù)據(jù)

我們修改了 Kubernetes 清單以將我們的圖像與 Pyroscope 一起使用。

該kubernetes-manifests.yaml文件包含所有應(yīng)用程序的資源。我們對其進(jìn)行了編輯以使用我們在上述步驟中構(gòu)建的鏡像，即電子郵件服務(wù)、購物車服務(wù)、產(chǎn)品目錄服務(wù)。

containers: -name:server image:beellzrocks/emailservice

在 Kubernetes 中運行 Pyroscope 時，我們需要做以下更改：

• 添加SYS_PTRACE能力。

• 告訴代理 Pyroscope 服務(wù)器的位置，以及使用環(huán)境變量的應(yīng)用程序名稱。

containers: -name:server env: -name:PYROSCOPE_SERVER_ADDRESS#TochangePyroscopeServerPortchangethevalue value:"http://pyroscope:4040" -name:PYROSCOPE_APPLICATION_NAME#ApplicationnameshownintheUI value:"email.service" securityContext: capabilities: add: -SYS_PTRACE

現(xiàn)在，要部署所有服務(wù)，您可以將 Kubernetes 清單應(yīng)用到您的集群。

kubectlapply-fhttps://raw.githubusercontent.com/infracloudio/microservices-demo-dev/master/release/kubernetes-manifests.yaml

獲取 Pyroscope 的服務(wù) url：

minikubeservicepyroscope

|-----------|-----------|-------------|---------------------------| |NAMESPACE|NAME|TARGETPORT|URL| |-----------|-----------|-------------|---------------------------| |default|pyroscope|http/4040|http://192.168.49.2:30639| |-----------|-----------|-------------|---------------------------| Openingservicedefault/pyroscopeindefaultbrowser

要訪問 Pyroscope UI，您可以訪問 URL：http://192.168.49.2:30639（依據(jù)上述反饋打開實際地址）。

正如您在上面的屏幕截圖中看到的，Pyroscope 本身在本地存儲數(shù)據(jù)時占用的 CPU 使用率很低。它使用 Badger 數(shù)據(jù)庫在本地存儲數(shù)據(jù)。

Pyroscope 資源利用

監(jiān)控 Kubernetes pod 在資源使用、利用率和成本控制方面也很重要。Pyroscope 使用低資源和低開銷。

使用 Pyroscope 進(jìn)行監(jiān)控

Pyroscope 根據(jù)編程語言使用不同的代理來分析代碼。下面是一些使用 Pyroscope 的分析應(yīng)用程序的火焰圖示例。

結(jié)論

持續(xù)分析性能是滿足最終用戶期望的關(guān)鍵因素。如果出現(xiàn)性能問題，您必須準(zhǔn)備好在影響最終用戶體驗之前診斷問題。

因此，請繼續(xù)優(yōu)化您的應(yīng)用程序并立即解決問題，以繼續(xù)使用 Pyroscope 等工具為用戶提供超快速的應(yīng)用程序性能。Pyroscope 展示了一層可見性，可幫助您了解如何在生產(chǎn)環(huán)境中提高代碼性能并降低云基礎(chǔ)架構(gòu)成本。

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