今日から始めるpprof / Pprof workshop for beginners

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rights reserved. 1 © 2025, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. 今⽇から始めるpprof Yoshi Yamaguchi (@ymotongpoo) G O C O N F E R E N C E 2 0 2 5 D A Y 1 Senior Developer Advocate Amazon Web Services Japan, G.K.

rights reserved. 4 今⽇のワークショップ⽤コード https://github.com/ymotongpoo/20250927-gocon-workshop

rights reserved. 5 もくじ 1. プロファイルとは 2. pprof の基本機能の説明 3. pprof をプログラムに組み込む 4. pprof でプロファイルを取得する 5. pprof でプロファイルを可視化する 6. pprof の読み⽅を理解する 7. pprof の結果に基づいて改善する 8. 改善結果を pprof で確認する 9. （ボーナス）実際の開発に活かせる継続的プロファイルの解説

rights reserved. 7 プロファイル profile とは Goでは通常パフォーマンスプロファイルのことを指す • プログラムのどこが遅いかを調査するための⼿法 • 統計的に特定の数値（例: CPU使⽤率、メモリ使⽤率、スレッド数）などのコールスタック（関数）レベルで取得する • 有名なツールには Java Flight Recorder (Java)、cProfile (Python)、perf (Linux) などがある

rights reserved. 9 pprof のGoプロジェクト内での扱い • 元々は⾔語間共通のプロファイルデータの可視化ツール • Go⾔語にはサンプリングツールも含めて標準ツールとして同梱 • src/runtime/pprof: サンプリングツール • src/cmd/pprof: github.com/google/pprof のコピーつまり • pprofパッケージ: サンプリングツール • go tool pprof: ビジュアライザー

rights reserved. 10 pprof の基本機能 • プログラムからのプロファイルデータの取得 • プロファイルデータの可視化 • Top • Graph • Flame Graph • Peek • Source • Disassemble

rights reserved. 11 演習1: まずは起動してみる git clone https://github.com/ymotongpoo/20250927-gocon-workshop.git cd 20250927-gocon-workshop cd sample go tool pprof -http :9999 cpu.sample.prof 次のコマンドを実⾏して、ブラウザで http://localhost:9999 にアクセスし、 UIを確認してみましょう

rights reserved. 13 実装をしないとプロファイルは取得できない pprof を使うためにはプロファイルの取得を宣⾔しないといけない • runtime/pprof: CLIやバッチツールなどで利⽤ • net/http/pprof: HTTPサーバーのプロファイルを取りたい場合に利⽤

rights reserved. 14 プログラムが終了するものは runtime/pprof 今回は CLI ツールの改善を演習で⾏うので runtime/pprof を使う

rights reserved. 15 ウェブサーバーには net/http/pprof net/http/pprof の場合は基本的には空 import をするだけ

rights reserved. 16 演習2: 計装してみよう sample/main.go を参考に exercise/cut.go に pprof を計装してみよう

rights reserved. 18 計装されていれば取得は簡単 runtime/pprof の場合は計装したプログラムを実⾏するだけ cpu.prof がプロファイル

rights reserved. 19 ウェブサーバーは外部から取得 net/http/pprof の場合は設定されたエンドポイントにHTTP GETアクセス • /debug/pprof/profile: CPU使⽤量 • /debug/pprof/heap: ヒープサイズ • /debug/pprof/block: goroutineブロック • /debug/pprof/mutex: mutexロックの保持 • /debug/pprof/trace: トレース

rights reserved. 20 演習3: プロファイルを取得してみよう exercise/cut.go は GNU Coreutils の cut(1) のGoポート（不完全）です。これをビルド、実⾏し、プロファイルが⽣成されたか確認しよう cd exercise go build ./exercise sample10k.csv ls # cpu.prof（⾃分で名前をつけた場合はそのファイル）があれば成功

rights reserved. 22 pprof でプロファイルを可視化する $ go tool pprof –http :9999 path/to/profile.data するとローカルでウェブサーバーが⽴ち上がってウェブUIが起動する

rights reserved. 23 ウェブUIを使わない⽅法もあるデフォルトはターミナルでのインタラクティブモードになっている $ go tool pprof cpu.prof File: cut1 Build ID: caaa6856cbec8315b44f8b87d39b371abe34ef1f Type: cpu Time: 2025-09-08 08:39:44 UTC Duration: 1.80s, Total samples = 1.61s (89.21%) Entering interactive mode (type "help" for commands, "o" for options) (pprof)

rights reserved. 24 ウェブUIの操作⽅法ビューの切り替え表⽰データの切り替えフィルタリング

rights reserved. 25 演習4: ⾃分で取得したプロファイルを可視化しよう演習3で取得したプロファイルを使ってpprofを起動します cd exercise go tool pprof -http :9999 cpu.prof

rights reserved. 27 Flame Graph フレイムグラフ • たぶん1番使う。プロファイルと⾔ったらこれ、というくらい浸透した • 元々は Brendan Gregg が作ったツールで広まった

rights reserved. 28 Flame Graph フレイムグラフ覚えること: ⻑い = リソース使っている = 悪い

rights reserved. 29 Top トップ Linux コマンドの top と同じ。スタックをリソース消費順に表形式で表⽰。 Cum Flat

rights reserved. 30 Graph グラフ

rights reserved. 31 Graph グラフ • 箱が⼤きいほうがリソース消費が⼤きい • ⽐較の場合、緑〜灰⾊〜⾚でグラデーションでマイナス→0→プラス

rights reserved. 32 Source ソース⾏レベルでのリソース消費を表⽰（Goアセンブリにも対応）

rights reserved. 33 演習5: pprof の UI に慣れよう演習4で起動したウェブUIを操作して各ビューを確認しよう • フレイムグラフ • グラフ • ソース • トップ

rights reserved. 35 改善にあたっての結果の⾒⽅ • 基本⾃分が書いたものに原因がある • 標準パッケージや著名なパッケージはまずパフォーマンスは良いものと考えておく • Flat が遅い場合にはアルゴリズムに問題がある • Cum が遅い場合には外部関数の呼び出し⽅に問題がある • Flame Graph、Graph でボトルネックの関数の⾒当をつけて、Source で深堀りする

rights reserved. 36 演習6: pprof を使って改善案を出してみよう exercise/cut.go の実装には改善できる点が複数あります。 pprof を使って次の内容を記述してください。 1. cut.go の中にある改善が必要な部分の指摘 2. 1を踏まえての改善案

rights reserved. 38 常に計測する • 改善結果は計測によってのみ判断される • XXXミリ秒処理が速くなった • X% ヒープサイズが⼩さくなった • 改善結果を客観的に共有するには図表が効果的

rights reserved. 39 pprof で変化を確認する pprof には差分を確認するためのオプションがある $ go tool pprof -http :9999 -base cpu.prof cpu.prof.2

rights reserved. 40 差分表⽰を確認グラフトップ

rights reserved. 41 演習7: pprof を使って改善結果を確認しよう演習6で確認した exercise/cut.go への改善案を実施して、改善したプログラムでプロファイルを取得し、元のバージョンと⽐較してみましょう。プロファイルは異なる名前で保存することに注意してください。どのような結果が読み取れるか説明してください。

rights reserved. 43 「ビジネスロジックに計装をしたくない」 go test -bench がプロファイルも出せるのでベンチマークを書きましょう

rights reserved. 44 CIでベンチマークとプロファイルの両⽅を取得 $ go test -bench=. -cpuprofile=cpu.prof goos: linux goarch: amd64 pkg: github.com/ymotongpoo/20250927-gocon-workshop/exercise cpu: Intel(R) Core(TM) i5-7260U CPU @ 2.20GHz BenchmarkCut-4 650418 1805 ns/op ok github.com/ymotongpoo/20250927-gocon-workshop/exercise 1.711s ヒープを取得したい場合には -memprofile オプションを付けます go test -bench=. -memprofile=mem.prof

rights reserved. 45 演習8: プロファイルをベンチマークで取得しようプロファイルの計装を削除し、ベンチマークを取得したい部分を関数として切り出して、 go test -bench を利⽤してプロファイルを取得してください取得したプロファイルが先ほどと同様に go tool pprof で可視化できることを確認してください

rights reserved. 47 しかしCIはあくまでテスト実⾏時本番環境で動作しているもののプロファイルも継続的に取得したい継続的プロファイルを⾏うことで可能に

rights reserved. 48 継続的プロファイル CNCFのオブザーバビリティ⽩書にも重要なテレメトリーとしてプロファイルを挙げている • ログ • メトリクス • トレース • プロファイル • ダンプここで⾔うプロファイルは「継続的プロファイル」のこと

rights reserved. 49 なぜ継続的プロファイルなのか常時稼働のサービスの場合パフォーマンスの問題は突然やってくる CPU使⽤率ここで気がついたとしてもここでしか取れない

rights reserved. 50 なぜ継続的プロファイルなのかそれにそなえて定期的にプロファイルを取得しておく CPU使⽤率

rights reserved. 51 継続的プロファイルの⾃作 1/2 pprof では複数の同⼀タイプのプロファイルをマージして表⽰する機能がある go tool pprof -http :9999 cpu.prof.1 cpu.prof.2 CPU プロファイルとヒーププロファイルを混ぜるといったことはできない

rights reserved. 52 継続的プロファイルの⾃作 2/2 1. net/http/pprof で公開したエンドポイントに定期的にアクセスして保存 2. メトリクスを⾒てパフォーマンス劣化が認められる時間帯のプロファイルをまとめて評価

rights reserved. 53 継続的プロファイルのサービスはたくさんある https://www.cncf.io/blog/2022/05/31/what-is-continuous-profiling/

rights reserved. 54 Pyroscopeの例 2つのピークが⾒られる • 14:25 くらい • 14:50〜15:30

rights reserved. 55 Pyroscopeの例プロファイルを取り続けているので特定の時間帯のプロファイルを確認可能

rights reserved. 56 演習9: 継続的プロファイルのサービスを使ってみる利⽤しているオブザーバビリティバックエンドが継続的プロファイルに対応している場合に、⾃分のプログラムを対応させてみましょう。対応していない場合は OSS の継続的プロファイルを試してみましょう。例: Pyroscope の場合 docker run -it –p 4040:4040 grafana/pyroscope

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