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今天给大家带来一个入门级的 CPU 爆高案例,前段时间有位朋友找到我,说他的程序间歇性的 CPU 爆高,不知道是啥情况,让我帮忙看下,既然找到我,那就用 WinDbg 看一下。
公司主营业务:成都网站设计、网站建设、移动网站开发等业务。帮助企业客户真正实现互联网宣传,提高企业的竞争能力。创新互联是一支青春激扬、勤奋敬业、活力青春激扬、勤奋敬业、活力澎湃、和谐高效的团队。公司秉承以“开放、自由、严谨、自律”为核心的企业文化,感谢他们对我们的高要求,感谢他们从不同领域给我们带来的挑战,让我们激情的团队有机会用头脑与智慧不断的给客户带来惊喜。创新互联推出东乡族免费做网站回馈大家。
其实我一直都在强调,要相信数据,口说无凭,一定要亲自验证一下,可以使用 !tp
命令。
0:000> !tp
CPU utilization: 81%
Worker Thread: Total: 32 Running: 0 Idle: 18 MaxLimit: 2047 MinLimit: 2
Work Request in Queue: 0
--------------------------------------
Number of Timers: 1
--------------------------------------
Completion Port Thread:Total: 0 Free: 0 MaxFree: 4 CurrentLimit: 0 MaxLimit: 1000 MinLimit: 2
从卦中可以看到,当前的 CPU=81%
,果然爆高无疑,接下来就得调查下为什么会爆高,可以从触发 GC 入手。
要观察是否 GC 触发,可以观察下线程列表上是否有 (GC)
字样,比如下面的输出。
0:006> !t
ThreadCount: 38
UnstartedThread: 0
BackgroundThread: 37
PendingThread: 0
DeadThread: 0
Hosted Runtime: no
Lock
ID OSID ThreadOBJ State GC Mode GC Alloc Context Domain Count Apt Exception
0 1 5f0 0 2a020 Preemptive 00000000:00000000 0130aa50 0 MTA
2 2 818 0131e358 2b220 Preemptive 00000000:00000000 0130aa50 0 MTA (Finalizer)
3 6 7b0 0 202b220 Preemptive 00000000:00000000 0130aa50 0 MTA
4 7 f98 01381c50 102a220 Preemptive 00000000:00000000 0130aa50 0 MTA (Threadpool Worker)
6 3 610 013eba78 2b220 Cooperative 00000000:00000000 0130aa50 1 MTA (GC)
9 44 e04 0 Preemptive 00000000:00000000 0130aa50 0 MTA (Threadpool Worker)
10 25 448 063dab30 Preemptive 00000000:00000000 0130aa50 0 Ukn
...
从卦中可以看到6号线程果然带了 (GC)
字样,接下来用 kb
观察下到底是哪一代GC。
0:006> kb
# ChildEBP RetAddr Args to Child
00 05beef18 72bb4825 0b 00000003 00000001 clr!WKS::gc_heap::relocate_survivor_helper+0x87
01 05beef48 72bb46da 0b 00000001 00000000 clr!WKS::gc_heap::relocate_survivors+0x93
02 05beef98 72bb1913 00000000 00000001 clr!WKS::gc_heap::relocate_phase+0x8b
03 05bef140 72bb0f69 00000000 00000001 00000001 clr!WKS::gc_heap::plan_phase+0x13b8
04 05bef168 72bb12ef 5e7aa9c3 7317fcd0 00000000 clr!WKS::gc_heap::gc1+0xe8
05 05bef1a0 72bb140c 00000040 7317ff04 7317ff04 clr!WKS::gc_heap::garbage_collect+0x447
06 05bef1c8 72bb161c 00000000 00000000 00000040 clr!WKS::GCHeap::GarbageCollectGeneration+0x1fb
07 05bef1ec 72bb1696 7317ff04 71a9d900 00000002 clr!WKS::gc_heap::trigger_gc_for_alloc+0x1e
08 05bef21c 72bff51a 00000000 00000040 0c1c7aa4 clr!WKS::gc_heap::try_allocate_more_space+0x162
09 05bef230 72bff687 00000000 01304d38 72bff140 clr!WKS::gc_heap::allocate_more_space+0x18
0a 05bef24c 72ab4477 013ebab8 00000040 00000002 clr!WKS::GCHeap::Alloc+0x5c
0b 05bef26c 72ab44f5 0 71ab5e90 05bef3f8 clr!Alloc+0x87
0c 05bef2b4 72ab4595 5e7aab5f 00000bb8 05bef3f8 clr!AllocateObject+0x99
0d 05bef33c 719b8281 71a2417c 05bef358 05bef35c clr!JIT_New+0x6b
0e 05bef360 d 00000000 00000000 00000000 mscorlib_ni!System.Threading.Tasks.Task.Delay+0x41 [f:\dd\ndp\clr\src\BCL\system\threading\Tasks\Task.cs @ 5885]
0f 05bef454 05a9d18a 00000000 00000000 00000000 mscorlib_ni!System.Threading.Tasks.Task.Delay+0xd [f:\dd\ndp\clr\src\BCL\system\threading\Tasks\Task.cs @ 5843]
...
因为 C++ 默认是 this 协定,从 clr!WKS::gc_heap::plan_phase+0x13b8
方法的第二个参数 00000001
可知,当前触发了 1 代 GC,其实 1 代 GC 本来就触发频繁,所以问题不大,主要就是看是否为 2 代GC,即 FullGC。
到这里,GC触发的路堵死了,我们就看下是不是还有其他的可疑情况,比如高时钟个数的线程。
如果是当事人,可以用 Process Explorer
工具直接观察 Thread 列表的 Cycles Delta
列就能知道,比如下面的百度云管家,
可以看到 号线程占用了太多的时钟周期个数,可惜我不是当事人,所以只能用
cpuid
命令观察。
0:006> !runaway
User Mode Time
Thread Time
6:610 0 days 0:47:07.984
10:448 0 days 0:11:32.531
12:17d4 0 days 0:01:34.265
9:e04 0 days 0:01:29.468
11:16ec 0 days 0:01:11.562
13:1458 0 days 0:01:07.703
...
从卦中可以看到,6
号线程耗费的时钟个数遥遥领先,甩了第二名 10
号线程几条街,这个线程非常可疑,得好好研究下它的托管栈了。
0:006> !clrstack
OS Thread Id: 0x610 (6)
Child SP IP Call Site
05bef2d0 72bb47ae [HelperMethodFrame: 05bef2d0]
05bef344 719b8281 System.Threading.Tasks.Task.Delay(Int32, System.Threading.CancellationToken) [f:\dd\ndp\clr\src\BCL\system\threading\Tasks\Task.cs @ 5885]
05bef36c d System.Threading.Tasks.Task.Delay(Int32) [f:\dd\ndp\clr\src\BCL\system\threading\Tasks\Task.cs @ 5843]
05bef370 05a9d18a xxx.Api.Core.xxx+c__DisplayClass2_0.<.cctor>b__0()
05bef45c 719b7118 System.Threading.Tasks.Task.InnerInvoke() [f:\dd\ndp\clr\src\BCL\system\threading\Tasks\Task.cs @ 2884]
05bef468 719b6cc0 System.Threading.Tasks.Task.Execute() [f:\dd\ndp\clr\src\BCL\system\threading\Tasks\Task.cs @ 2498]
05bef48c 719b70ea System.Threading.Tasks.Task.ExecutionContextCallback(System.Object) [f:\dd\ndp\clr\src\BCL\system\threading\Tasks\Task.cs @ 2861]
05bef490 719d40c5 System.Threading.ExecutionContext.RunInternal(System.Threading.ExecutionContext, System.Threading.ContextCallback, System.Object, Boolean) [f:\dd\ndp\clr\src\BCL\system\threading\executioncontext.cs @ 954]
05bef4fc 719d3fd6 System.Threading.ExecutionContext.Run(System.Threading.ExecutionContext, System.Threading.ContextCallback, System.Object, Boolean) [f:\dd\ndp\clr\src\BCL\system\threading\executioncontext.cs @ 902]
05bef510 719b6f68 System.Threading.Tasks.Task.ExecuteWithThreadLocal(System.Threading.Tasks.Task ByRef) [f:\dd\ndp\clr\src\BCL\system\threading\Tasks\Task.cs @ 2827]
05bef574 719b6e72 System.Threading.Tasks.Task.ExecuteEntry(Boolean) [f:\dd\ndp\clr\src\BCL\system\threading\Tasks\Task.cs @ 2756]
05bef584 71a2acbc System.Threading.Tasks.ThreadPoolTaskScheduler.LongRunningThreadWork(System.Object) [f:\dd\ndp\clr\src\BCL\system\threading\Tasks\ThreadPoolTaskScheduler.cs @ 49]
05bef588 719a70e3 System.Threading.ThreadHelper.ThreadStart_Context(System.Object) [f:\dd\ndp\clr\src\BCL\system\threading\thread.cs @ 74]
05bef594 719d40c5 System.Threading.ExecutionContext.RunInternal(System.Threading.ExecutionContext, System.Threading.ContextCallback, System.Object, Boolean) [f:\dd\ndp\clr\src\BCL\system\threading\executioncontext.cs @ 954]
05bef600 719d3fd6 System.Threading.ExecutionContext.Run(System.Threading.ExecutionContext, System.Threading.ContextCallback, System.Object, Boolean) [f:\dd\ndp\clr\src\BCL\system\threading\executioncontext.cs @ 902]
05bef614 719d3f91 System.Threading.ExecutionContext.Run(System.Threading.ExecutionContext, System.Threading.ContextCallback, System.Object) [f:\dd\ndp\clr\src\BCL\system\threading\executioncontext.cs @ 891]
05bef62c 71a28cae System.Threading.ThreadHelper.ThreadStart(System.Object) [f:\dd\ndp\clr\src\BCL\system\threading\thread.cs @ 93]
05bef770 72a [GCFrame: 05bef770]
05bef954 72a [DebuggerU2MCatchHandlerFrame: 05bef954]
从线程栈上看还好有一个托管方法 xxx.Api.Core.xxx+c__DisplayClass2_0.<.cctor>b__0
,接下来观察下源码,修剪后的代码如下:
static xxxUploadPool()
{
_queue = new ConcurrentQueue();
_xxx = new xxxService();
int second = Configuration.xxx * 1000;
Task.Factory.StartNew(delegate
{
while (true)
{
lock (_queue)
{
if (_queue.Count > 0 && _queue.TryDequeue(out var result))
{
_xxx.UploadFilexxxx(result._path, result._repositoryName, xxx);
}
}
Task.Delay(second);
}
}, TaskCreationOptions.LongRunning);
}
这段代码很有意思,它的本来想法就是开启一个长线程,然后在长线程中不断的轮询等待,问题就出在了这个等待上, 即 Task.Delay(second);
这句, 这句代码起不到任何作用,而且一旦 _queue
中的数据为空就成了死循环, 给 CPU 打满埋下了祸根。
这里有一个疑问:一个线程能把 CPU 打满,那太瞧不起CPU 了,肯定是有对等的 core 个数的线程一起发力,打爆CPU,那如何验证? 观察下 CPU 的个数。
0:006> !cpuid
CP F/M/S Manufacturer MHz
0 6,85,4 GenuineIntel 3193
1 6,85,4 GenuineIntel 3193
也就说只要有两个线程进入了 xxxUploadPool
那就够了,现象也正是如此。
这段代码确实很有意思,猜测原来就是 Thread.Sleep(second)
,但为了赶潮流改成了 Task.Delay(second)
,在不清楚后者的使用场景下给 CPU 间歇性爆高埋下了祸根,所以大家在使用新的语法时,一定要弄清楚场景,万不可生搬硬套。