记一次 .NET某设备监控自动化系统 CPU爆高分析
一：背景1. 讲故事
先说一下题外话，一个监控别人系统运行状态的程序，结果自己出问题了，有时候想一想还是挺讽刺的，哈哈，开个玩笑，我们回到正题，前些天有位朋友找到我，说他们的系统会偶发性CPU爆高，CPU上去了就下不来了，让我帮忙看一下怎么回事，而且自己也分析过了，没找到哪里有问题，写监控的都是高手，给我的第一感觉就是这个dump可能解决起来不容易，不管怎么说，有了dump就开干吧！
二：WinDbg 分析
1. CPU真的爆高吗
作为调试人，第一准则就是不要轻信任何人透露给你的信息，因为人家在这块是一个小白，往往他的信息会把你带偏，我们只相信数据即可，切记!!! 所以我们先用 !tp 观察下CPU使用率。
0:198> !tp
CPU utilization: 100%
Worker Thread: Total: 197 Running: 42 Idle: 154 MaxLimit: 32767 MinLimit: 8
Work Request in Queue: 0
--------------------------------------
Number of Timers: 0
--------------------------------------
Completion Port Thread:Total: 10 Free: 5 MaxFree: 16 CurrentLimit: 10 MaxLimit: 1000 MinLimit: 8从卦中信息看当前 CPU=100%，还是蛮惨的，那到底谁在吃CPU资源呢？根据经验先查一下是不是触发了2代GC，接下来用 !t 观察下是否有GC标记。
0:198> !t
ThreadCount: 214
UnstartedThread:0
BackgroundThread: 211
PendingThread: 0
DeadThread: 1
Hosted Runtime: no
Lock
ID OSID ThreadOBJ State GC Mode GC Alloc Context Domain Count Apt Exception
0 1 276f0 000002789526b5f0 2a020 Preemptive0000000000000000:0000000000000000 000002789525e840 0 MTA
2 2 25e5c 0000027895296d00 2b220 Preemptive0000000000000000:0000000000000000 000002789525e840 0 MTA (Finalizer)
3 3 260e8 00000278ae35f0c0202b020 Preemptive0000000000000000:0000000000000000 000002789525e840 0 MTA
...
169 2113 10c20 00000278c26766c01029220 Preemptive00000278B5D7D188:00000278B5D7D188 000002789525e840 1 MTA (GC) (Threadpool Worker) xxxException 00000278b5d46ce0
...尼玛从卦中的(GC) 来看，还真的触发了GC，接下来的研究方向就是洞察下是不是CPU爆高的祸首。
2. GC触发导致的吗
要寻找这个问题的答案，首先就是看下这次GC是不是 FullGC 即可，可以切到 169 号线程，观察下线程栈。
0:169> k 10
# Child-SP RetAddr Call Site
00 000000c4`36ffb798 00007ffc`d5f14313 ntdll!NtWaitForSingleObject+0x14
01 000000c4`36ffb7a0 00007ffc`c927cb27 KERNELBASE!WaitForSingleObjectEx+0x93
02 000000c4`36ffb840 00007ffc`c927cadf clr!CLREventWaitHelper2+0x3c
03 000000c4`36ffb880 00007ffc`c927ca5c clr!CLREventWaitHelper+0x1f
04 000000c4`36ffb8e0 00007ffc`c926bd32 clr!CLREventBase::WaitEx+0x7c
05 000000c4`36ffb970 00007ffc`c9269bc4 clr!ThreadSuspend::SuspendRuntime+0x32c
06 000000c4`36ffba60 00007ffc`c91814e3 clr!ThreadSuspend::SuspendEE+0x128
07 000000c4`36ffbb60 00007ffc`c9185f51 clr!WKS::GCHeap::GarbageCollectGeneration+0xb7
08 000000c4`36ffbbc0 00007ffc`c9260f56 clr!WKS::gc_heap::trigger_gc_for_alloc+0x2d
09 000000c4`36ffbc00 00007ffc`c6b0f7e7 clr!JIT_NewArr1+0xa97
0a 000000c4`36ffc030 00007ffc`6a388270 mscorlib_ni!System.String.ToCharArray+0x27
0b 000000c4`36ffc080 00007ffc`6a3880ed 0x00007ffc`6a388270
0c 000000c4`36ffc100 00007ffc`6a56056d 0x00007ffc`6a3880ed
0d 000000c4`36ffc150 00007ffc`6a3cd749 0x00007ffc`6a56056d
0e 000000c4`36ffc1b0 00007ffc`c911989d 0x00007ffc`6a3cd749
0f 000000c4`36ffc220 00007ffc`c9119764 clr!ExceptionTracker::CallHandler+0xfd从卦中看此时的GC还处于早期的 SuspendEE 阶段，无法获取内部的 settings 结构，这就比较麻烦了，那怎么办呢？只能看看 GarbageCollectGeneration 的第一个参数有没有保存在栈中，要是没有就惨了。。。方法签名如下：
size_t
GCHeap::GarbageCollectGeneration (unsigned int gen, gc_reason reason)
{
}根据 x64调用协定，gen是保存在 rdx 寄存器里，接下来观察汇编代码。
0:000> uf 00007ffc`c91814e3
clr!WKS::GCHeap::GarbageCollectGeneration:
00007ffc`c918142c 48895c2418 mov qword ptr ,rbx
00007ffc`c9181431 89542410 mov dword ptr ,edx
00007ffc`c9181435 48894c2408 mov qword ptr ,rcx
00007ffc`c918143a 55 push rbp
00007ffc`c918143b 56 push rsi
00007ffc`c918143c 57 push rdi
00007ffc`c918143d 4154 push r12
00007ffc`c918143f 4155 push r13
00007ffc`c9181441 4156 push r14
00007ffc`c9181443 4157 push r15
...
0:169> dd 000000c4`36ffbbc0-0x8+0x10 L1
000000c4`36ffbbc800000000从卦中看，谢天谢地，edx保存在 rsp+10h 的位置，通过dp观察内存地址的值发现是0，也就表示当前是 0 代GC，这种smallgc 经常触发是很正常的，并不是我们CPU爆高的诱因，接下来就陷入迷茫了。。。
3. 路在何方
撞了南墙之后得要看看其他路子，其实刚才用 !t 观察线程列表的时候我就注意到一个特征，那就是很多线程上挂了异常，截图如下：
从卦中看此时有19个线程在抛 xxxResultException 异常，做过开发的朋友都知道，如果频繁的抛异常是很耗CPU资源的，因为它要设计到用户态到内核态的切换，如果有 19 个线程一起抛异常，那绝对是一个灾难。。。
有些朋友说我cpu猛一点是不是就可以了，哈哈，理论上是可以的，可以用 !cpuid 观察下这台机器的cpu核心数。
0:169> !cpuid
CPF/M/SManufacturer MHz
06,167,1<unavailable> 3408
16,167,1<unavailable> 3408
26,167,1<unavailable> 3408
36,167,1<unavailable> 3408
46,167,1<unavailable> 3408
56,167,1<unavailable> 3408
66,167,1<unavailable> 3408
76,167,1<unavailable> 3408从证据链的完整性上来说，其实这里还需要再做一个验证，就是19个线程抛异常不代表他们的并发性，言外之意就是能不能再找一些其他证据，怎么找其他证据呢？
做C#开发的朋友应该知道，Exception 属于引用类型，如果密集抛了很多异常，那托管堆上自然就有很多，直到GC回收，所以我们观察下这个时间差即可，使用 !wdae 命令，这里为了隐私性我就模糊了哈。
0:169> !wdae
384 of Type: xxxResultException 000002789fdb6478 000002789fdb69b0 000002789fdb9848
Message: xxxFailed
Inner Exception: (none)
Stack:
IP Function
00007ffc6a269861 xxx.ChannelAsyncOperation`1[].End(Int32, Boolean)
...
411 of Type: xxxResultException 000002789fdb6e90 000002789fdb7090 000002789fdb72a8
Message: xxxClosed
Inner Exception: (none)
Stack:
IP Function
00007ffc6a269861 xxx.ChannelAsyncOperation`1[].End(Int32, Boolean)
...
808 Exceptions in 12 unique type/stack combinations (duplicate types in similar stacks may be rethrows)从卦中看当前抛了808个异常，大多是和channel通信有关，结合16个线程并发抛，这就稳了，看样子cpu爆高期间就是由于高频的抛异常所致，分析出这些信息之后，就是告诉朋友把这些异常给解决掉即可。
三：总结
CPU爆高的诱因非常多，高频的抛异常就属于其中一例，其实这种通信时发生了突发异常正是 Polly 这种 弹性和瞬态故障处理库 大显身手的地方。
来源:https://www.cnblogs.com/huangxincheng/p/18056337
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