Depurar o alto uso de CPU no .NET Core

Este artigo se aplica a: ✔️ SDK do .NET Core 3.1 e versões posteriores

Neste tutorial, você aprenderá a depurar um cenário de uso excessivo de CPU. Usando o repositório de código-fonte do aplicativo Web ASP.NET Core de exemplo fornecido, você pode causar um deadlock intencionalmente. O ponto de extremidade interromperá a resposta e experimentará o acúmulo de threads. Você aprenderá a usar várias ferramentas para diagnosticar esse cenário com várias partes importantes dos dados de diagnóstico.

Neste tutorial, você irá:

Pré-requisitos

O tutorial usa:

• O SDK do .NET Core 3.1 ou uma versão posterior.
• Exemplo de destino de depuração para disparar o cenário.
• dotnet-trace para listar processos e gerar um perfil.
• dotnet-counters para monitorar o uso da CPU.

Contadores de CPU

Antes de tentar coletar dados de diagnóstico, você precisa observar uma condição de CPU alta. Execute o aplicativo de exemplo usando o comando a seguir no diretório raiz do projeto.

dotnet run

Para localizar a ID do processo, use o seguinte comando:

dotnet-trace ps

Anote a ID do processo da saída do comando. Nossa ID do processo era 22884, mas a sua será diferente. Para verificar o uso atual da CPU, use o comando da ferramenta dotnet-counters:

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

refresh-interval é o número de segundos entre os valores de CPU de sondagem do contador. A saída deve ser semelhante ao seguinte:

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

Com o aplicativo Web em execução, imediatamente após a inicialização, a CPU não está sendo consumida e é relatada em 0%. Navegue até a rota api/diagscenario/highcpu com 60000 como o parâmetro de rota:

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

Agora, execute novamente o comando dotnet-counters. Se você quiser monitorar apenas o contador cpu-usage, adicione '--counters System.Runtime[cpu-usage]` ao comando anterior. Não temos certeza se a CPU está sendo consumida, portanto, vamos monitorar a mesma lista de contadores acima para verificar se os valores de contadores estão dentro do intervalo esperado para o aplicativo.

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

Você deve ver um aumento no uso da CPU, conforme mostrado abaixo (dependendo do computador host, o uso da CPU pode variar):

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

Durante todo o período da solicitação, o uso da CPU ficará em torno do percentual aumentado.

Neste ponto, você pode dizer com segurança que a CPU está com uma execução maior do que a esperada. A identificação dos efeitos de um problema é fundamental para localizar a causa. Usaremos o efeito do alto consumo de CPU além das ferramentas de diagnóstico para encontrar a causa do problema.

Analisar o alto uso de CPU com um criador de perfil

Ao analisar um aplicativo com alto uso de CPU, você precisa de uma ferramenta de diagnóstico que forneça insights sobre o que o código está fazendo. A escolha usual é um criador de perfil e há diferentes opções de criador de perfil para escolher. O dotnet-trace pode ser usado em todos os sistemas operacionais, no entanto, suas limitações de desvio de ponto seguro e as pilhas de chamadas somente gerenciadas resultam em informações mais gerais em comparação com um criador de perfil com reconhecimento de kernel, como o 'perf' para Linux ou o ETW para Windows. Se a investigação de desempenho envolver apenas o código gerenciado, geralmente dotnet-trace será suficiente.

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

Como analisar dados de alto uso de CPU com o Visual Studio

Todos os arquivos *.nettrace podem ser analisados no Visual Studio. Para analisar um arquivo *.nettrace do Linux no Visual Studio, transfira o arquivo *.nettrace, além dos outros documentos necessários, para um computador Windows e abra o arquivo *.nettrace no Visual Studio. Para obter mais informações, confira Como analisar dados de alto uso de CPU).

Confira também

• dotnet-trace para listar processos
• dotnet-counters para verificar o uso de memória gerenciada
• dotnet-dump para coletar e analisar um arquivo de despejo
• dotnet/diagnostics

Próximas etapas