火焰图生成指南

更新时间：2026-08-06

火焰图（Flame Graph）将 perf record 采样的函数调用栈可视化为一张交互式 SVG 图——横轴宽度 = 函数在采样中的占比，纵轴 = 调用深度，让你一眼看出程序的热点分布和调用关系。

关联：perf-record.md（采样）、perf-report.md（TUI 分析）

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一、火焰图能回答什么问题

问题	火焰图中怎么看
哪个函数最占 CPU？	顶部最宽的矩形
热点函数被谁调用的？	矩形下方的"基座"
热点函数调用了谁？	矩形上方的"尖顶"
有没有很深的调用链？	纵轴深度
哪部分可以优化？	又宽又高的"高原"区域
优化前后效果如何？	两张火焰图并排对比宽度变化

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二、前置准备

2.1 安装 FlameGraph 工具

git clone https://github.com/brendangregg/FlameGraph.git
cd FlameGraph

2.2 编译选项

要看到有意义的函数名（而非地址），必须：

gcc -g -fno-omit-frame-pointer -O2 your_program.c -o your_program

选项	作用
-g	保留调试符号（函数名、行号）
-fno-omit-frame-pointer	保留帧指针，确保调用栈回溯准确
-O2	优化（生产环境真实性能）

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三、生成流程

Step 1：采样

# 全系统采样 30 秒，99 Hz，记录调用栈
perf record -F 99 -g -a -- sleep 30

# 或针对特定进程
perf record -F 99 -g -p <pid> -- sleep 30

# 或运行命令
perf record -F 99 -g ./your_program

Step 2：生成 perf script 输出

perf script > perf.script

Step 3：堆栈折叠

./FlameGraph/stackcollapse-perf.pl perf.script > perf.folded

这一步将"每个样本一条调用链"折叠成"每种调用链→计数"格式。

Step 4：生成火焰图

./FlameGraph/flamegraph.pl perf.folded > perf.svg

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四、火焰图类型

4.1 CPU 火焰图（默认）

# 采样 CPU cycles
perf record -F 99 -g -a -- sleep 30
perf script > perf.script
./FlameGraph/stackcollapse-perf.pl perf.script > perf.folded
./FlameGraph/flamegraph.pl perf.folded > perf.svg

回答："CPU 时间花在哪"。

4.2 内存火焰图

# 采样 page-faults
perf record -e page-faults -g -a -- sleep 30
perf script > perf.script
./FlameGraph/stackcollapse-perf.pl perf.script > perf.folded
./FlameGraph/flamegraph.pl --color=mem --countname="pages" perf.folded > perf_mem.svg

4.3 关闭火焰图（Off-CPU）

# 采样 sched:sched_switch（阻塞事件）
perf record -e sched:sched_switch -g -a -- sleep 30
perf script > perf.script
./FlameGraph/stackcollapse-perf.pl perf.script > perf.folded
./FlameGraph/flamegraph.pl --color=io --countname="us" perf.folded > perf_offcpu.svg

回答："程序在等什么"。

4.4 差分火焰图

# 优化前采样 → perf_before.data
perf record -F 99 -g -o perf_before.data -- ./prog
perf script -i perf_before.data > before.script
./FlameGraph/stackcollapse-perf.pl before.script > before.folded

# 优化后采样 → perf_after.data
perf record -F 99 -g -o perf_after.data -- ./prog_opt
perf script -i perf_after.data > after.script
./FlameGraph/stackcollapse-perf.pl after.script > after.folded

# 差分火焰图（红色 = 增加，蓝色 = 减少）
./FlameGraph/difffolded.pl before.folded after.folded | \
  ./FlameGraph/flamegraph.pl > perf_diff.svg

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五、火焰图解读

视觉特征	含义
横轴宽度	该函数在采样中的占比（= CPU 时间占比）
纵轴高度	调用栈深度（无关紧要，不代表开销）
顶部平坦区	叶子函数，"宽"就是"慢"
高原区	某个函数及其子调用整体开销大
尖塔	深度调用链，但单一子调用开销大
颜色	通常无特殊含义（默认随机），但差分图中红/蓝有意义

解读口诀

看顶部，找最宽的 → 这是热点。看热点下方的柱子 → 这是调用者，优化它收益最大。

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六、常用 flamegraph.pl 选项

选项	含义
--color=java	Java 风格配色（绿色=Java，黄色=C++，红色=系统）
--color=io	IO 风格配色（适合 Off-CPU 火焰图）
--color=mem	内存风格配色
--countname=<str>	横轴单位名称（如 us, pages）
--title=<str>	图表标题
--width=<px>	图像宽度（默认 1200）
--reverse	倒置火焰图（底部是叶子，顶部是根）
--inverted	冰柱图风格

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七、perf record 火焰图采样参数建议

# Brendan Gregg 推荐的标准火焰图采样
perf record -F 99 -g --call-graph fp -a -- sleep 30

参数	原因
-F 99	避免与系统定时器（100 Hz）共振，且采样密度已足够统计意义
-g	必须记录调用栈
--call-graph fp	最快，但需要 -fno-omit-frame-pointer
-a -- sleep 30	全系统 30 秒（覆盖程序完整运行周期）

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八、常见问题

Q: 火焰图里看不到函数名，全是地址？

A: 程序没有调试符号。重新编译加 -g，或确保未 strip 掉符号表。

Q: 调用栈中间断了？

A: 帧指针被优化掉了。加 -fno-omit-frame-pointer，或用 --call-graph dwarf（开销较大）。

Q: SVG 太大打不开？

A: 采样时间太长或采样频率太高。减少录制时间（10-30s），或用 --percent-limit 裁剪 perf.script。

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九、与相关文档的交叉引用

场景	文档
学会采样	perf-record.md
TUI 分析（不用火焰图）	perf-report.md
汇编级分析	perf-annotate.md
Off-CPU 分析（程序在等什么）	perf-sched.md
实战案例	perf 案例集

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十、一句话总结

火焰图是性能分析的"热成像仪"——横轴 = 哪个函数最热，纵轴 = 调用关系全貌，一眼看清程序的 CPU 时间分布，是汇报性能结果和发现优化方向最直观的工具。