分析一個 .NET 寫的 某 RFID標簽系統 CPU暴漲

一：背景

1. 講故事

前段時間有位朋友說他的程序 CPU 出現了暴漲現象，由于程序是買來的，所以問題就比較棘手了，那既然找到我，就想辦法幫朋友找出來吧，分析下來，問題比較經典，有必要和大家做一下分享。

二：WinDbg 分析

1. CPU 真的爆高嗎

一直關注這個系列的朋友應該知道，用 !tp 驗證即可。

0:161>?!tp
CPU?utilization:?81%
Worker?Thread:?Total:?486?Running:?486?Idle:?0?MaxLimit:?8191?MinLimit:?24
Work?Request?in?Queue:?0
--------------------------------------
Number?of?Timers:?1
--------------------------------------
Completion?Port?Thread:Total:?6?Free:?1?MaxFree:?48?CurrentLimit:?6?MaxLimit:?1000?MinLimit:?24

果然 CPU =81% ，并且當前的 481 個工作線程全部打滿，以經驗看可能是遇到鎖什么的，不過還是先從是否觸發 GC 看起。

2. 是觸發 GC 了嗎？

要查看是否觸發 GC，可以用 !t -special 看看是否有 SuspendEE 字樣。

0:161>?!t?-special
ThreadCount:??????604
UnstartedThread:??0
BackgroundThread:?587
PendingThread:????0
DeadThread:???????11
Hosted?Runtime:???noOSID?Special?thread?type29?2e74?DbgHelper?30?1014?GC?SuspendEE?31?4a84?GC?32?4a48?GC?...52?37c0?GC?53?47a0?GC?54?4620?Finalizer?55?1aa4?ProfilingAPIAttach...

從卦中看，30號線程果然掛了 SuspendEE，并且還是一個 GC 線程，接下來切過去看看此時 GC 正在做什么？

0:161>?~~[1014]s
eax=00000000?ebx=0724fc10?ecx=00000000?edx=00000000?esi=00000000?edi=0724fc10
eip=77ddf02c?esp=0724fbd0?ebp=0724fc34?iopl=0?????????nv?up?ei?pl?nz?ac?po?nc
cs=0023??ss=002b??ds=002b??es=002b??fs=0053??gs=002b?????????????efl=00000212
ntdll!NtDelayExecution+0xc:
77ddf02c?c20800??????????ret?????8
0:030>?k#?ChildEBP?RetAddr??????
00?0724fc34?758345da?????ntdll!NtDelayExecution+0xc
01?0724fc34?738a74eb?????KERNELBASE!SleepEx+0x8a
02?0724fc78?73a0f710?????clr!EESleepEx+0x59
03?0724fc78?73a0f809?????clr!SVR::gc_heap::mark_steal+0x27c
04?0724fcd0?73a17930?????clr!SVR::gc_heap::mark_phase+0x3d0
05?0724fd0c?73a17dc9?????clr!SVR::gc_heap::gc1+0xf2
06?0724fd5c?73a174a1?????clr!SVR::gc_heap::garbage_collect+0x746
07?0724fd78?73a10d7e?????clr!SVR::gc_heap::gc_thread_function+0x14a
08?0724fd98?73a10d0f?????clr!SVR::gc_heap::gc_thread_stub+0x72
09?0724fdac?750e62c4?????clr!GCThreadStub+0x1f
0a?0724fdc0?77dd1f69?????kernel32!BaseThreadInitThunk+0x24
0b?0724fe08?77dd1f34?????ntdll!__RtlUserThreadStart+0x2f
0c?0724fe18?00000000?????ntdll!_RtlUserThreadStart+0x1b

從卦中的 gc_thread_function 函數看，這是一個阻塞版的 GC 線程，當前正處于 mark_phase 標記階段，并且還在搶其他 GC 線程的活，有點意思。。。

既然是觸發了 GC ，那就看下觸發了哪一代以及什么原因觸發的。

0:030>?x?clr!*gc_heap::settings*
73f15da8??????????clr!WKS::gc_heap::settings?=?<no?type?information>
73f13520??????????clr!SVR::gc_heap::settings?=?<no?type?information>
0:030>?dp?73f13520?
73f13520??00002df0?00000002?00000001?00000001
73f13530??00000000?00000000?00000000?00000000
73f13540??00000000?00000000?00000000?00000000
73f13550??00000000?00000000?00000005?00000001
73f13560??00000000?00000000?00000000?00000001
73f13570??00000000?0000005a?00000000?00000001
73f13580??05f71b40?86b2ee2e?00040000?00000001
73f13590??00000002?00002000?00000002?00000000

從卦中的 00000002 和 00000005 可知，當前觸發的是 2代 GC，原因是 5，那 5 是什么意思？可以看下 clr 中的 gc_reason 即可。

enum?gc_reason
{reason_alloc_soh?=?0,reason_induced?=?1,reason_lowmemory?=?2,reason_empty?=?3,reason_alloc_loh?=?4,reason_oos_soh?=?5,reason_oos_loh?=?6,reason_induced_noforce?=?7,?//?it's?an?induced?GC?and?doesn't?have?to?be?blocking.reason_gcstress?=?8,????????//?this?turns?into?reason_induced?&?gc_mechanisms.stress_induced?=?truereason_lowmemory_blocking?=?9,reason_induced_compacting?=?10,reason_lowmemory_host?=?11,reason_pm_full_gc?=?12,?//?provisional?mode?requested?to?trigger?full?GCreason_lowmemory_host_blocking?=?13,reason_bgc_tuning_soh?=?14,reason_bgc_tuning_loh?=?15,reason_bgc_stepping?=?16,reason_max
};

也就是上面的 reason_oos_soh，表示當前的小對象堆中的段空間滿了，那是不是呢？可以用 !eeheap -gc 看下托管堆。

0:030>?!eeheap?-gc
Number?of?GC?Heaps:?24
------------------------------
Heap?0?(06d00138)
generation?0?starts?at?0xe8a380ec
generation?1?starts?at?0xe8a380e0
generation?2?starts?at?0x07311000
ephemeral?segment?allocation?context:?(0xe8a380f8,?0xe8a38104)segment?????begin??allocated??????size
07310000??07311000??0830fd5c??0xffed5c(16772444)
a86a0000??a86a1000??a969fd10??0xffed10(16772368)
e8a10000??e8a11000??e8a380f8??0x270f8(159992)
Large?object?heap?starts?at?0x1f311000segment?????begin??allocated??????size
1f310000??1f311000??1f4cafb0??0x1b9fb0(1810352)
Heap?Size:???????Size:?0x21deb14?(35515156)?bytes.
------------------------------
...
Heap?22?(06d76910)
generation?0?starts?at?0xbfd5d228
generation?1?starts?at?0xbfd5ce20
generation?2?starts?at?0x1d311000
ephemeral?segment?allocation?context:?(0xbfd5d234,?0xbfd5d240)segment?????begin??allocated??????size
1d310000??1d311000??1e30fe64??0xffee64(16772708)
bed60000??bed61000??bfd5d234??0xffc234(16761396)
Large?object?heap?starts?at?0x2a311000segment?????begin??allocated??????size
2a310000??2a311000??2a311010??0x10(16)
Heap?Size:???????Size:?0x1ffb0a8?(33534120)?bytes.
...
------------------------------
GC?Heap?Size:????Size:?0x2f6f6d18?(795831576)?bytes.

可以看到，heap 上很多都是 segment=16M ?打滿狀態，停。。。為什么 segment 只有 16M ，出現了一個重大線索。

3. 重大線索解讀

一個 Server 版的 GC，擁有高達 24 個邏輯核，居然只有 16M 的 segment，這么小的 segment，很容易被一些快進快出的大內存操作給打滿，也就更容易造成 GC 觸發，而且還是 Full GC，版本信息如下：

0:030>?!eeversion
4.7.3416.0?retail
Server?mode?with?24?gc?heaps
SOS?Version:?4.7.3416.0?retail?build

接下來到線程棧上找找有沒有快進快出的大內存操作。

4. 尋找大內存操作

既然有快進快出的操作，在 GC 觸發時肯定還會躺在 托管堆 上，我們就從這里入手。

0:030>?!dumpheap?-stat
Statistics:MT????Count????TotalSize?Class?Name
...
06cd1750???638727?????15899642??????Free
30361270???171401?????19196912?xxxx.Entities.ProductInventoryLog
30360f90???537090?????32225400?xxxx.Entities.ProductInventoryEpcDetail
30f9a148???171404?????67875600?System.Data.Entity.Core.Objects.StateManagerValue[]
3036074c???694875?????97282500?xxxx.Entities.ProductBorrow
727efd60??8419815????394836372?System.String
Total?14577631?objects
Fragmented?blocks?larger?than?0.5?MB:Addr?????Size??????Followed?by
9b0bf500????0.5MB?????????9b141878?System.Byte[]

從托管堆看，有不少的類對象，接下來抽一個 xxxx.Entities.ProductInventoryEpcDetail 看下引用，然后查根對象的 size。

0:161>?!gcroot?a8780ecc
Thread?40b8:df90d330?715d143a?System.Linq.Enumerable+<JoinIterator>d__38`4[[System.__Canon,?mscorlib],[System.__Canon,?mscorlib],[System.__Canon,?mscorlib],[System.__Canon,?mscorlib]].MoveNext()esi:?->??090eeba4?System.Linq.Enumerable+<JoinIterator>d__38`4[]...->??a8780e80?xxxx.Entities.ProductInventoryEpcDetail[]->??a8780ecc?xxxx.Entities.ProductInventoryEpcDetailFound?1?unique?roots?(run?'!GCRoot?-all'?to?see?all?roots).

其實這個引用鏈特別長，用 !objsize 090eeba4 顯示對象大小，一直都是卡住中，size 肯定不小， 接下來我們切入到 40b8 看下這個方法，可以發現一個非常復雜的 EF 寫法，又是 outer，又是 inner，又要再關聯，截圖如下：

51e95413b87b0fafb94ea2b0383906e2.png

到這里大對象操作終于找到了，我發現還有其他方法也有一些 EF 復雜操作，就不一一列舉了。

三：總結

這個 dump 給我們兩個教訓：

  1. 當 sql 很復雜時，千萬不要用 EF 去寫，這中間會產生多少個臨時對象你真的搞不清楚，你也hold不住，建議直接改成 sql，簡單粗暴。

  2. 程序盡量用 64bit 部署，否則你的 segment 會太小，太容易讓 GC 上頭了。

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