PerfView专题 (第一篇)：如何寻找 C# 热点函数

一：背景

准备开个系列来聊一下 PerfView 这款工具，熟悉我的朋友都知道我喜欢用 WinDbg，这东西虽然很牛，但也不是万能的，也有一些场景他解决不了或者很难解决，这时候借助一些其他的工具来辅助，是一个很不错的主意。

很多朋友喜欢在项目中以记录日志的方式来监控项目的流转情况，其实 CoreCLR 也是这样的，参考如下代码：

void gc_heap::fix_allocation_context (alloc_context* acontext, BOOL for_gc_p,
                                      BOOL record_ac_p)
{
    dprintf (3, ("Fixing allocation context %Ix: ptr: %Ix, limit: %Ix",
                 (size_t)acontext,
                 (size_t)acontext->alloc_ptr, (size_t)acontext->alloc_limit));
}

void gc_heap::background_sweep()
{
    //concurrent_print_time_delta ("finished with mark and start with sweep");
    concurrent_print_time_delta ("Sw");
    dprintf (2, ("---- (GC%d)Background Sweep Phase ----", VolatileLoad(&settings.gc_index)));

    //block concurrent allocation for large objects
    dprintf (3, ("lh state: planning"));
}

void gc_heap::background_ephemeral_sweep()
{
    dprintf (3, ("bgc ephemeral sweep"));
}

那这些日志会送到哪里去呢，当然是 Windows 的 ETW 了，那有什么工具可以方便提取呢？ PerfView 就是这么其中一款。

这一篇我们做一个 CPU 爆高的场景下如何寻找 热点函数 的例子，看看如何用 PerfView 去挖。

二：PerfView 寻找热点函数

很多场景下的 CPU 高，是因为某个或者某几个线程在高频的执行某个方法，有可能是死循环，有可能是陷入了CPU密集型方法内，解决这个问题一个好的思路就是对 CPU 进行采样，比如我的 12 核电脑。

0:000> !cpuid
CP  F/M/S  Manufacturer     MHz
 0  6,5,2                  2592
 1  6,5,2                  2592
 2  6,5,2                  2592
 3  6,5,2                  2592
 4  6,5,2                  2592
 5  6,5,2                  2592
 6  6,5,2                  2592
 7  6,5,2                  2592
 8  6,5,2                  2592
 9  6,5,2                  2592
10  6,5,2                  2592
11  6,5,2                  2592

1. 如何采样

采样的原理就是周期性的去看下当前的 CPU 核中运行的几个线程正在执行什么方法， 当采样到了几万个或者几十万个样本之后，就可以对这些采集到的方法进行分组排序来找到 topN，那些 TopN 的方法自然就是导致 CPU 爆高可能的诱因。

windbg 有一个 !running 命令可以用来显示当前处理器中正在运行的线程。

lkd> !running

System Processors:  (0000000000000fff)
  Idle Processors:  (000000000000065e)

       Prcbs             Current         (pri) Next            (pri) Idle
  0    fffff80268a33180  ffffaf8ec9bd8080 (15)                       fffff8026b526600  ................
  5    ffffd900e1700180  ffffaf8eca36b080 ( 8)                       ffffd900e170b340  ................
  7    ffffd900e1900180  ffffaf8ec2f18080 ( 8)                       ffffd900e190b340  ................
  8    ffffd900e1a00180  ffffd900e1a0b340 ( 0)                       ffffd900e1a0b340  ................
 11    ffffd900e1d00180  ffffaf8eb6bee080 ( 8)                       ffffd900e1d0b340  ................
 

接下来写一个程序，让其中一个线程无限循环，然后通过 PerfView 去找这个热点。

    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Task.Run(() => Test1());    //Test1 故意死循环
            Task.Run(() => Test2());    //Test2 是一个正常函数

            Console.WriteLine("我是主线程！");
            Console.ReadLine();
        }

        static void Test1()
        {
            var i = 10;
            var b = true;

            while (i > 0)
            {
                b = !b;
            }
        }

        static void Test2()
        {
            for (int i = 0; i < 10000; i++)
            {
                var j = string.Join(",", Enumerable.Range(0, 100));
            }

            Console.WriteLine("Test执行结束");
        }
    }

2. 使用 PerfView 采样

点击菜单中的 Collect -> Collect ，弹出如下面板。

在这个面板中，选中如下几项。

1）CPU Samples：

设置对 CPU 进行采样。

2）CPU Sample Interval Msec

设置采样的频次是 1ms/次。

3）Max Collect Sec

设置总共采样多少秒，这里设置为 15 秒。

4）.NET Symbol Collection

用来从微软符号服务器上拉取符号，和采样无关哈。

上面都设置完毕后，就可以点击 Start Collection 采集了，不出意外的话，15s 之后你就会看到如下的截图。

接下来点击 CPU Stacks，在弹出的面板中选中我们的 程序，双击之后就可以打开如下面板。

从图中可以看到，当前采样了 15622 个样本，符合 15 * 1000 ，接下来把上面的 GroupPats 默认分组给清掉，截图如下：

从图中可以看到当前 Test1() 方法在 15622 个样本中占比 97.9%，命中次数高达 15290 次，很明显这是一个绝对的 热点函数,接下来就是翻源码为什么 Test1 这么高频？

如果你想看鸡肋的 火焰图，可以点击 Flame Graph 列表项。

好了，本篇就先聊这么多吧。