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记一次 .NET 某旅行社Web站 CPU爆高分析


一:背景

1. 讲故事

前几天有位朋友wx求助,它的程序内存经常飙升,cpu 偶尔飙升,没找到原因,希望帮忙看一下。

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可惜发过来的 dump 只有区区2G,能在这里面找到内存泄漏那真有两把刷子。。。😂😂😂,所以我还是希望他的程序内存涨到 5G+ 的时候再给我看看,既然内存看不了,那就看看这个偶尔飙升的CPU是个啥情况?老办法,上windbg说话。

二: windbg 分析

1. CPU 到底是多少

要想查看这个快照生成时机器的cpu使用率,可以使用 !tp 命令。

 0:033> !tp CPU utilization: 93% Worker Thread: Total: 800 Running: 800 Idle: 0 MaxLimit: 800 MinLimit: 320 Work Request in Queue: 3203     Unknown Function: 000007fefb551500  Context: 000000002a198480     Unknown Function: 000007fefb551500  Context: 0000000028a70780     Unknown Function: 000007fefb551500  Context: 000000002a182610     Unknown Function: 000007fefb551500  Context: 00000000262a2700     ... 

本以为一个简单的命令,结果屏幕上呼啦啦的一堆。。。 有点意外,从上面的卦象看:当前CPU利用率是 93%,没毛病,确实是CPU飙升,比较惊讶的是,线程池上限800个线程全部被打满,太悲壮了。。。可更悲壮的是线程池队列中还有 3203 个待处理的任务,可以猜测程序不仅高CPU,还有挂死现象。。。

接下来的问题是:这800个壮士到底怎么啦,程序现在正是用人之际,要想找出答案,还是按照我的惯性思维,查看同步块表。

2. 线程同步块表

要想查看同步块表,可以使用 !synblk 命令。

 0:033> !syncblk Index SyncBlock MonitorHeld Recursion Owning Thread Info  SyncBlock Owner   188 0000000010defc28            1         1 000000001e8fb400 9f4 715   00000003ff1e3d80 System.Web.HttpApplicationStateLock 126159 000000001e424e28            1         1 0000000023425e00 1f14 695   0000000301210038 ASP.global_asax 126173 00000000281acaf8            1         1 0000000024b8ea70 24ec 785   00000000ff8c5e10 ASP.global_asax 126289 00000000247a4068            1         1 0000000027ee93c0 808 413   0000000306aca288 ASP.global_asax 126368 0000000027180dd8            1         1 0000000028005cb0 1e7c 650   00000002008d6280 ASP.global_asax 126489 0000000027211dd8            1         1 0000000026862420 ec4 220   000000030611a290 ASP.global_asax 126788 00000000247924b8            1         1 0000000021871ff0 2784 529   00000004039901a8 ASP.global_asax 126843 00000000285b8d28            1         1 000000001cbd6710 2170 456   00000004007ec748 ASP.global_asax 126934 0000000021b212b8            1         1 0000000026ca7590 16cc 472   000000030090e810 ASP.global_asax 127251 0000000024769188            1         1 000000002831eaf0 2b68 648   0000000207051038 ASP.global_asax ...  ----------------------------- Total           141781 CCW             2 RCW             4 ComClassFactory 0 Free            140270  

我去,又是呼啦啦的一堆,从上面的卦象可以看出两点信息:

  • MonitorHeld: 1

表示当前有一个线程正在持有锁。

  • ASP.global_asax , System.Web.HttpApplicationStateLock

表示当前线程持有的对象。

不过综合来看有点奇怪,除了第一个线程持有 HttpApplicationStateLock,后面所有的线程持有的 ASP.global_asax 对象都有不同的内存地址:0000000301210038,00000000ff8c5e10,感觉lock的对象不是线程共享式的 static,更像是一个 instance,蛮有意思的,接下来抽两个线程看看它的线程栈,比如这里的:715,695

3. 查看线程栈

要想查看线程栈,可以用 !clrstack 命令。

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从这两个线程栈上看,分别是卡在 xxx.MvcApplication.Session_Start 方法中的 System.Threading.Monitor.Enter(System.Object)System.Threading.Monitor.ObjWait ,总的来说这里的 Session_Start 方法肯定是有问题的,所以得想办法把源码导出来看一看。

4. 查看问题代码

要想导出 Session_Start 方法,使用组合命令 !ip2md + !savemodule 即可。

 ||2:2:1781> !ip2md 000007fe99c6f0c5 MethodDesc:   000007fe990fe080 Method Name:  xxx.xxx.xxx.MvcApplication.Session_Start(System.Object, System.EventArgs) Class:        000007fe991ae0c0 MethodTable:  000007fe990fe238 mdToken:      0000000006000119 Module:       000007fe990fd750 IsJitted:     yes CodeAddr:     000007fe99c6e1f0 Transparency: Critical ||2:2:1781> !savemodule 000007fe990fd750 E:dumpsSession_Start.dll 3 sections in file section 0 - VA=2000, VASize=17538, FileAddr=200, FileSize=17600 section 1 - VA=1a000, VASize=3ac, FileAddr=17800, FileSize=400 section 2 - VA=1c000, VASize=c, FileAddr=17c00, FileSize=200  

然后借助 ILSpy 反编译工具查看,由于比较敏感,我就多模糊一点,请大家见谅!

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看完上面的代码,我其实有一点不解,既然是往 Application 中赋值,为啥不提取到 Application_Start 中呢? 我猜测开发人员也是无所谓,怎么方便怎么来,接下来看一下 Application 的源码。

 public sealed class HttpApplicationState : NameObjectCollectionBase {     private HttpApplicationStateLock _lock = new HttpApplicationStateLock();      public void Set(string name, object value)     {         _lock.AcquireWrite();         try         {             BaseSet(name, value);         }         finally         {             _lock.ReleaseWrite();         }     } }  internal class HttpApplicationStateLock : ReadWriteObjectLock {     internal override void AcquireWrite()     {         int currentThreadId = SafeNativeMethods.GetCurrentThreadId();         if (_threadId == currentThreadId)         {             _recursionCount++;             return;         }         base.AcquireWrite();         _threadId = currentThreadId;         _recursionCount = 1;     }      internal override void ReleaseWrite()     {         int currentThreadId = SafeNativeMethods.GetCurrentThreadId();         if (_threadId == currentThreadId && --_recursionCount == 0)         {             _threadId = 0;             base.ReleaseWrite();         }     } }  internal class ReadWriteObjectLock {     internal virtual void AcquireWrite()     {         lock (this)         {             while (_lock != 0)             {                 try                 {                     Monitor.Wait(this);                 }                 catch (ThreadInterruptedException)                 {                 }             }             _lock = -1;         }     }     internal virtual void ReleaseWrite()     {         lock (this)         {             _lock = 0;             Monitor.PulseAll(this);         }     } }  

代码有点长,但总的来说这里的代码不简单,Application 通过 lock 自己封装了一个 读写锁,不简单归不简单,但这里有什么问题呢 ? 就算写错了地方貌似也不会造成 cpu 爆高吧?

其实这里涉及到了一个概念:那就是 lock convoys (锁护送)

5. lock convoys (锁护送)

关于什么是 lock convoys ,我找了一篇解释很好的文章: 锁护送 ,这里我截一张图,大家仔细品品。

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这也是 无锁编程 一直在抨击的现象。

三:总结

我看了下这个 Session_Start 方法中,大概有 105 个 Application[xxx],也就意味着有 105 个 lock 等着当前线程去闯关。。。 而此时有近800个线程已进入到此方法中,合计一下不少于 8W个锁等着这些线程去闯,在配上被迫的海量cpu时间片切换,唤醒再休眠,休眠再唤醒,大家相互交错一起把 cpu 给抬起来了。

解决方法很简单,尽最大努力降低这些 串行lock 的个数,能降到一个甚至没有就更好了 😄😄😄。

  • 对 Application 的赋值全部提取到 Application_Start 中,毕竟程序启用时无人竞争。

  • 尽量将 单行赋值 改成 批量赋值

更多高质量干货:参见我的 GitHub: dotnetfly

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