Go FlightRecorder 和 trace 使用指南

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Go FlightRecorder 和 trace 使用指南

本文将介绍如何使用 Go 的 runtime/trace 包和 FlightRecorder 功能来捕获程序运行时的详细信息，并演示如何查看和分析生成的 trace 文件。

一、什么是 Go trace

Go trace 是 Go runtime 提供的一种机制，用于记录程序运行时的事件，例如：

  • Goroutine 创建、调度、阻塞和结束
  • 系统调用和网络 I/O
  • 垃圾回收事件
  • 用户自定义的任务和区域

使用 trace 可以帮助开发者分析程序性能瓶颈、定位死锁、阻塞或 GC 停顿问题。

二、FlightRecorder

FlightRecorder 是 Go 1.25 引入的新特性，类似程序的“黑匣子”，它可以在程序运行时持续记录 trace 数据，并维护一个滑动窗口，只保存最近的一段 trace。

1. 创建 FlightRecorder

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import (
    "runtime/trace"
    "time"
)

fr := trace.NewFlightRecorder(trace.FlightRecorderConfig{
    MinAge:   5 * time.Second, // 窗口最少保留 5 秒
    MaxBytes: 10 << 20,         // 缓冲区最大 10MB
})

2. 启动 FlightRecorder

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if err := fr.Start(); err != nil {
    log.Fatal(err)
}
defer fr.Stop()

注意：一定要 Stop() 否则后台 goroutine 会阻止程序退出。

3. 写入 trace 文件

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f, err := os.Create("trace.out")
if err != nil {
    log.Fatal(err)
}
defer f.Close()

if _, err := fr.WriteTo(f); err != nil {
    log.Fatal(err)
}

三、示例：CPU + 文件 + HTTP 任务

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package main

import (
    "fmt"
    "io/ioutil"
    "net/http"
    "os"
    "runtime/trace"
    "time"
)

func main() {
    fr := trace.NewFlightRecorder(trace.FlightRecorderConfig{
        MinAge:   5 * time.Second,
        MaxBytes: 10 << 20,
    })
    if err := fr.Start(); err != nil {
        fmt.Println("启动 FlightRecorder 失败:", err)
        return
    }
    defer fr.Stop()

    // 启动 HTTP 服务
    http.HandleFunc("/hello", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        time.Sleep(200 * time.Millisecond)
        fmt.Fprintln(w, "Hello, trace!")
    })
    go http.ListenAndServe(":8080", nil)

    // CPU + 文件任务
    for i := 0; i < 3; i++ {
        go func(i int) {
            for j := 0; j < 1e7; j++ { _ = j * j }
            filename := fmt.Sprintf("tmpfile_%d.txt", i)
            _ = ioutil.WriteFile(filename, []byte("trace test"), 0644)
            _, _ = ioutil.ReadFile(filename)
            fmt.Println("goroutine", i, "完成")
        }(i)
    }

    // 主 goroutine 发 HTTP 请求
    for k := 0; k < 5; k++ {
        resp, _ := http.Get("http://127.0.0.1:8080/hello")
        if resp != nil { resp.Body.Close() }
        time.Sleep(100 * time.Millisecond)
    }

    time.Sleep(2 * time.Second)

    f, _ := os.Create("trace.out")
    defer f.Close()
    fr.WriteTo(f)
    fmt.Println("trace 数据已写入 trace.out")
}

四、查看和分析 trace

1. 打开 trace

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go tool trace trace.out

浏览器会打开一个页面，提供丰富的可视化界面。

2. 常用视图

  • By Proc：按逻辑处理器查看 goroutine 执行情况
  • By Thread：按操作系统线程查看迁移情况
  • Goroutine analysis：按 main 函数聚合，查看阻塞、运行和调度情况
  • Profiles：包括网络阻塞、同步阻塞、系统调用、调度延迟
  • User-defined tasks/regions：显示你标注的代码任务，方便对齐业务逻辑
  • GC / Heap / Threads：观察垃圾回收和内存变化

3. 典型用途

  • CPU 占用高 → 查看 By Proc 中哪个 goroutine 占用时间长
  • 阻塞或死锁 → 查看 Goroutine analysis 和同步阻塞 profile
  • GC 停顿 → 查看 GC 时间线和 Minimum Mutator Utilization
  • 网络或文件 I/O 延迟 → Network / Syscall profile
  • 任务耗时分析 → User-defined regions

五、总结

  • FlightRecorder 提供了实时、滑动窗口的 trace 收集能力，适合持续运行的服务
  • WriteTo 可以随时导出 snapshot，生成 trace.out 文件
  • go tool trace 提供了丰富的可视化分析功能，能同时分析 CPU、I/O、GC、goroutine 等多维度指标
  • 使用 trace.WithRegion 或 trace.Log 可以标记关键任务或阶段，方便业务逻辑对齐分析