Debuggen einer hohen CPU-Auslastung in .NET Core

Dieser Artikel gilt für: ✔️ .NET Core 3.1 SDK und höher

In diesem Tutorial erfahren Sie, wie Sie eine exzessive CPU-Auslastung debuggen. Mithilfe des bereitgestellten Beispielquellcoderepositorys einer ASP.NET Core-Web-App können Sie absichtlich einen Deadlock auslösen. Der Endpunkt antwortet nicht mehr und es kommt zu einem Thread-Stau. Des Weiteren werden Sie erfahren, wie Sie in einem solchen Szenario mithilfe von verschiedenen Diagnosedaten und Tools eine Diagnose erstellen.

In diesem Tutorial werden Sie Folgendes durchführen:

Voraussetzungen

Im Tutorial wird Folgendes verwendet:

• .NET Core 3.1 SDK oder höher
• Beispieldebugziel zum Auslösen des Szenarios
• dotnet-trace zum Auflisten von Prozessen und zum Generieren eines Profils
• dotnet-counters zur Überwachung der CPU-Auslastung

CPU-Indikatoren

Bevor Sie versuchen, Diagnosedaten zu erfassen, muss eine hohe CPU-Auslastung gegeben sein. Führen Sie die Beispielanwendung mit dem folgenden Befehl im Stammverzeichnis des Projekts aus.

dotnet run

Suchen Sie mit dem folgenden Befehl nach der Prozess-ID:

dotnet-trace ps

Notieren Sie sich die in der Befehlsausgabe angezeigte Prozess-ID. Die Prozess-ID lautet in diesem Beispiel 22884, Sie werden jedoch eine andere erhalten. Überprüfen Sie die aktuelle CPU-Auslastung mithilfe des Toolbefehls dotnet-counters:

dotnet-counters monitor --refresh-interval 1 -p 22884

refresh-interval stellt die Anzahl von Sekunden dar, die verstreichen, wenn der Zähler CPU-Werte abruft. Die Ausgabe sollte ähnlich der Folgenden aussehen:

Press p to pause, r to resume, q to quit.
    Status: Running

[System.Runtime]
    % Time in GC since last GC (%)                         0
    Allocation Rate / 1 sec (B)                            0
    CPU Usage (%)                                          0
    Exception Count / 1 sec                                0
    GC Heap Size (MB)                                      4
    Gen 0 GC Count / 60 sec                                0
    Gen 0 Size (B)                                         0
    Gen 1 GC Count / 60 sec                                0
    Gen 1 Size (B)                                         0
    Gen 2 GC Count / 60 sec                                0
    Gen 2 Size (B)                                         0
    LOH Size (B)                                           0
    Monitor Lock Contention Count / 1 sec                  0
    Number of Active Timers                                1
    Number of Assemblies Loaded                          140
    ThreadPool Completed Work Item Count / 1 sec           3
    ThreadPool Queue Length                                0
    ThreadPool Thread Count                                7
    Working Set (MB)                                      63

Wenn die Web-App ausgeführt wird, werden unmittelbar nach dem Start keine CPU-Ressourcen verbraucht, und die Auslastung wird mit 0% gemeldet. Navigieren Sie zur Route api/diagscenario/highcpu, und verwenden Sie 60000 als Routenparameter:

https://localhost:5001/api/diagscenario/highcpu/60000

Führen Sie nun noch einmal den Befehl dotnet-counters aus. Wenn Sie nur den cpu-usage-Zähler überwachen möchten, fügen Sie dem vorherigen Befehl „---counters System.Runtime[cpu-usage]“ hinzu. Wir sind uns nicht sicher, ob die CPU verbraucht wird, daher überwachen wir dieselbe Liste von Leistungsindikatoren wie oben, um zu überprüfen, ob die Zählerwerte innerhalb des erwarteten Bereichs für unsere Anwendung liegen.

dotnet-counters monitor -p 22884 --refresh-interval 1

Sie sollten einen Anstieg der CPU-Auslastung wie unten dargestellt feststellen (je nach Hostcomputer ist mit einer unterschiedlichen CPU-Auslastung zu rechnen):

Press p to pause, r to resume, q to quit.
    Status: Running

[System.Runtime]
    % Time in GC since last GC (%)                         0
    Allocation Rate / 1 sec (B)                            0
    CPU Usage (%)                                         25
    Exception Count / 1 sec                                0
    GC Heap Size (MB)                                      4
    Gen 0 GC Count / 60 sec                                0
    Gen 0 Size (B)                                         0
    Gen 1 GC Count / 60 sec                                0
    Gen 1 Size (B)                                         0
    Gen 2 GC Count / 60 sec                                0
    Gen 2 Size (B)                                         0
    LOH Size (B)                                           0
    Monitor Lock Contention Count / 1 sec                  0
    Number of Active Timers                                1
    Number of Assemblies Loaded                          140
    ThreadPool Completed Work Item Count / 1 sec           3
    ThreadPool Queue Length                                0
    ThreadPool Thread Count                                7
    Working Set (MB)                                      63

Während der gesamten Dauer der Anforderung wird die CPU-Auslastung um den erhöhten Prozentsatz herum schwanken.

Nun ist Ihre CPU mit Sicherheit höher ausgelastet als erwartet. Die Ermittlung der Auswirkungen eines Problems ist der Schlüssel, um die Ursache zu finden. Wir verwenden zusätzlich zu Diagnosetools den Effekt eines hohen CPU-Verbrauchs, um die Ursache des Problems zu ermitteln.

Analysieren einer hohen CPU-Auslastung mit Profiler

Wenn Sie eine Anwendung mit hoher CPU-Auslastung analysieren, benötigen Sie ein Diagnosetool, das Einblicke in den Code liefert. Die übliche Wahl ist ein Profiler, und es stehen verschiedene Profileroptionen zur Auswahl. dotnet-trace kann auf allen Betriebssystemen verwendet werden, aber seine Einschränkungen von Safe-Point-Bias und verwalteten Aufrufstapeln führen zu allgemeineren Informationen im Vergleich zu einem Kernel-fähigen Profiler wie „perf“ für Linux oder ETW für Windows. Wenn Ihre Leistungsuntersuchung nur verwalteten Code umfasst, ist im Allgemeinen dotnet-trace ausreichend.

export DOTNET_PerfMapEnabled=1
dotnet run

sudo perf record -p 2266 -g

sudo perf report -f

git clone --depth=1 https://github.com/BrendanGregg/FlameGraph
sudo perf script | FlameGraph/stackcollapse-perf.pl | FlameGraph/flamegraph.pl > flamegraph.svg

dotnet-trace collect -p 22884 --providers Microsoft-DotNETCore-SampleProfiler

Analysieren von Daten mit hoher CPU-Auslastung mit Visual Studio

Alle *.nettrace-Dateien können in Visual Studio analysiert werden. Um eine Linux *.nettrace-Datei in Visual Studio zu analysieren, übertragen Sie die Datei *.nettrace zusätzlich zu den anderen erforderlichen Dokumenten auf einen Windows-Computer, und öffnen Sie dann die Datei *.nettrace in Visual Studio. Weitere Informationen finden Sie unter Analysieren der CPU-Auslastungsdaten.

Siehe auch

• dotnet-trace zum Auflisten von Prozessen
• dotnet-counters zum Überprüfen der Auslastung des verwalteten Speichers
• dotnet-dump zum Erfassen und Analysieren einer Speicherabbilddatei.
• dotnet/diagnostics

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