آنچه در این دوره خواهید آموخت

این دوره به شما یک درک عمیق از مفاهیم و ابزارهای پروفایلینگ در اکوسیستم Go ارائه می‌دهد. پس از اتمام این دوره، شما قادر خواهید بود:

• مفاهیم اساسی پروفایلینگ: با اهمیت پروفایلینگ، انواع آن (CPU، حافظه، گوروutin و …) و چرایی نیاز به آن در توسعه Go آشنا شوید.
• استفاده از ابزار pprof: به طور جامع با ابزار قدرتمند pprof که جزء استانداردهای Go است، کار کنید. نحوه جمع‌آوری داده‌های پروفایلینگ از برنامه‌های در حال اجرا و برنامه‌های تست را فرا می‌گیرید.
• تحلیل پروفایل‌های CPU: نقاط داغ (hot spots) در کد خود را که بیشترین زمان CPU را مصرف می‌کنند، شناسایی کرده و با استفاده از نمودارهای شعله‌ای (flame graphs) و سایر ابزارهای بصری، آن‌ها را تحلیل کنید.
• تحلیل پروفایل‌های حافظه (Memory): نشتی‌های حافظه (memory leaks) و مصرف بهینه نشده حافظه را تشخیص دهید. تفاوت بین alloc_space و inuse_space را درک کرده و نحوه بهبود مدیریت حافظه را بیاموزید.
• پروفایلینگ گوروutin (Goroutine) و مسدودسازی (Blocking): مسائلی مانند گوروutin‌های قفل شده (stuck goroutines)، Deadlock‌ها و تنگناهای ناشی از عملیات همزمانی (concurrency) و قفل‌ها (mutexes) را پیدا و رفع کنید.
• نوشتن بنچمارک‌های کارآمد: از پکیج testing Go برای نوشتن بنچمارک‌های دقیق استفاده کرده و عملکرد بخش‌های خاصی از کد خود را به صورت کمی اندازه‌گیری کنید.
• بهینه‌سازی عملی کد: بر اساس داده‌های پروفایلینگ، تغییرات عملی در کد خود ایجاد کنید تا کارایی برنامه به طور چشمگیری افزایش یابد.

مزایای کلیدی گذراندن این دوره

یادگیری پروفایلینگ برنامه‌های Go مزایای متعددی برای توسعه‌دهندگان و پروژه‌های آن‌ها به ارمغان می‌آورد:

• افزایش چشمگیر کارایی: با شناسایی و رفع گلوگاه‌ها، می‌توانید زمان پاسخ‌دهی برنامه‌های خود را کاهش داده و توان عملیاتی (throughput) آن‌ها را افزایش دهید.
• کاهش هزینه‌های زیرساخت: برنامه‌های بهینه‌تر به منابع کمتری (CPU، RAM) نیاز دارند که منجر به صرفه‌جویی در هزینه‌های سرور و زیرساخت می‌شود.
• تجربه کاربری بهتر: برنامه‌های سریع‌تر و پاسخگوتر، تجربه کاربری بهتری را برای کاربران فراهم می‌کنند که در نهایت به رضایت بیشتر مشتری می‌انجامد.
• مهارت‌های رفع اشکال پیشرفته: این دوره به شما ابزارها و دانش لازم برای تشخیص و حل پیچیده‌ترین مشکلات عملکردی را می‌دهد.
• اعتبار حرفه‌ای: تسلط بر پروفایلینگ و بهینه‌سازی، شما را به یک توسعه‌دهنده Go بسیار ارزشمندتر در بازار کار تبدیل می‌کند.
• پایداری و مقیاس‌پذیری: برنامه‌های بهینه‌شده پایداری بیشتری دارند و در صورت افزایش بار کاری، مقیاس‌پذیری بهتری را از خود نشان می‌دهند.

پیش‌نیازهای دوره

برای بهره‌مندی حداکثری از این دوره، داشتن پیش‌نیازهای زیر توصیه می‌شود:

• آشنایی با زبان برنامه‌نویسی Go: درک اصول اولیه Go، سینتکس زبان، مفاهیم مربوط به کانال‌ها (channels)، گوروutin‌ها (goroutines) و رابط‌ها (interfaces) ضروری است.
• آشنایی مقدماتی با خط فرمان (Command Line): استفاده از ترمینال و اجرای دستورات پایه‌ای برای کامپایل و اجرای برنامه‌های Go.
• مفاهیم پایه‌ای سیستم عامل: درک اولیه از نحوه عملکرد CPU، حافظه و فرآیندها می‌تواند مفید باشد، اما برای شروع دوره الزامی نیست.

بخش‌های اصلی دوره و مثال‌های عملی

این دوره به صورت ماژولار طراحی شده است که هر بخش به جنبه خاصی از پروفایلینگ می‌پردازد:

۱. مقدمه به پروفایلینگ و pprof

در این بخش با net/http/pprof برای برنامه‌های وب و runtime/pprof برای برنامه‌های مستقل آشنا می‌شوید. یاد می‌گیرید چگونه پروفایل‌های مختلف (مانند CPU، Heap، Goroutine) را از برنامه خود جمع‌آوری کنید.

مثال عملی: فعال‌سازی پکیج pprof در یک سرور HTTP Go و دسترسی به endpoints مانند /debug/pprof/heap برای مشاهده لحظه‌ای مصرف حافظه.

۲. پروفایلینگ CPU

این ماژول به تفصیل نحوه جمع‌آوری و تحلیل پروفایل‌های CPU را پوشش می‌دهد. یاد می‌گیرید که چگونه go tool pprof را برای تحلیل متنی و گرافیکی استفاده کنید.

مثال عملی: کدنویسی یک تابع محاسباتی سنگین، سپس جمع‌آوری پروفایل CPU، و استفاده از دستوراتی مانند top و list در pprof برای شناسایی دقیق خطوط کدی که بیشترین زمان را مصرف می‌کنند. ساختار بصری با web و dot نیز آموزش داده می‌شود.

۳. پروفایلینگ حافظه

در این بخش به درک تخصیص حافظه در Go و شناسایی نشتی‌های حافظه می‌پردازید. تفاوت بین inuse_space (حافظه در حال استفاده) و alloc_space (حافظه تخصیص یافته) توضیح داده می‌شود.

مثال عملی: ایجاد یک سناریوی تولید نشتی حافظه در یک برنامه Go (مثلاً با نگهداری ارجاعات به اشیاء بزرگ در یک slice که هرگز خالی نمی‌شود)، و سپس استفاده از پروفایل Heap برای تشخیص منبع نشتی.

۴. پروفایلینگ گوروutin و مسدودسازی

این ماژول به مشکلات همزمانی و نخ‌های مسدود شده می‌پردازد. یاد می‌گیرید که چگونه گوروutin‌های قفل شده و Deadlock‌ها را شناسایی کنید.

مثال عملی: طراحی یک سناریو با کانال‌های مسدود شده یا Deadlock با Mutex‌ها، و سپس استفاده از پروفایل‌های Goroutine و Block برای یافتن دلیل مسدود شدن عملیات.

۵. پروفایلینگ سفارشی و بنچمارکینگ

در این قسمت، نحوه استفاده از پکیج runtime/pprof برای ایجاد پروفایل‌های سفارشی و بنچمارک‌های دقیق با go test -bench آموزش داده می‌شود.

مثال عملی: نوشتن یک بنچمارک برای مقایسه عملکرد دو الگوریتم مختلف (مثلاً مرتب‌سازی) و تحلیل نتایج برای انتخاب بهترین گزینه.

۶. تکنیک‌های پیشرفته و بهترین شیوه‌ها

این بخش شامل موضوعات پیشرفته‌تر مانند پروفایلینگ مداوم (continuous profiling) و ادغام آن در خطوط CI/CD، و همچنین بحث در مورد ضدالگوهای رایج در بهینه‌سازی و راه‌حل‌های آن‌هاست.

مثال عملی: بررسی چگونگی استفاده از ابزارهای شخص ثالث (مانند Pyroscope) برای جمع‌آوری و تحلیل مداوم پروفایل‌ها در محیط production.