服务器CPU居高不下--解决问题历程

基本的概述

在一个服务器的集群上面，服务器的CPU长时间居高不下，响应的时间也一直很慢，即使扩容了服务器CPU的下降效果也不是很明显。

对于CPU过高的原因，可以总结到以下原因：

• 太多的循环或者死循环
• 加载了过多的数据，导致产生了很多的大对象
• 产生了过多的对象，GC回收过于频繁（如：字符串拼接）

对于上面的情况，难点不是优化代码，难点在于定位到问题的所在，下面我们就用Dump抓包的方式来定位到问题的所在。介绍这个内容之前，我们要先回顾下.Net中垃圾回收的基础知识和一个工具的准备。

基础知识

垃圾回收触发条件

• 代码显示调用System.GC的静态方法
• windows报告低内存情况
• CLR正在卸载AppDoamin
• CLR正在关闭

大对象垃圾回收

CLR将对象分为大对象和小对象，认为大于85000字节或者更大的字节是大对象，CLR用不同的方式来对待大对象和小对象：

• 大对象不是在小对象的地址空间分配，而是在进程地址空间和其他地方分配
• GC不会压缩大对象，在内存中移动他们的代价过高，但这样会造成地址空间的碎片化，以至于会抛出OutOfMemeryException 异常。
• 大对象总是在第二代回收。

工具准备

1. 下载windbg文件
2. 相关DLL准备clr.dll和sos.dll，(都在对应.Net版本安装目录下面，我的安装目录在C:\Windows\Microsoft.NET\Framework64\v4.0.30319)
3. 一个cpu运行的较高的时期的DUMP文件（下面会说如何获取）
4. 准备测试代码，此处为了演示方便，简单了写了一个有潜在问题的代码：

public  class Common
{
    public static List<string> GetList()
    {
        var list=new List<string>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++)
        {
            list.Add(i.ToString());
        }
        return list;
    }

    public static string GetString(List<string> list)
    {
        var str = "";
        foreach (var l in list)
        {
            str += string.Format("‘{0}‘,", l);
        }
        if (str.Length > 0)
        {
            str.Remove(str.Length - 1);
        }
        return str;
    }
}

我们知道在字符串的拼接的时候，每一个字符串都是一个对象，拼接后又产生了一个新对象，所以在GetString这个方法中会有大量的GC操作，下面我们就调用下这个代码，看下CPU的情况，为了模拟并发情况，我们开多个标签，每个标签每1s秒中刷新一次。

抓取Dump

在任务管理器中选择应用程序池对应的w3wp.exe，右击–>创建转储文件。创建完成后，会提示出指定的路径

根据上面的步骤，我们准备我们分析的文件如下：

分析Dump

• 打开windbg，加载对应的dump文件

  

• 配置Sysmbol，添加”cachec:\mysymbol;srvhttp://msdl.microsoft.com/download/symbols” 
  
• load sos.dll和clr.dll，命令如下：

    .load D:\windbg\sos.dll
    .load D:\windbg\clr.dll
  

• 运行命令!threadpool 显示有关托管线程池的信息，其它一些SOS 调试扩展命令.

  

• 运行!runaway 查询cpu占用时长比较长的几个线程Id

  

• 运行~22s (进入线程查看),kb(查看对应的调用)

  

• 运行~* kb 查看所有线程的堆栈调用

  

• 在上面搜索GC和大对象出现的线程 （ctrl+f搜索：GarbageCollectGeneration和allocate_large_object ）

  

• 可以看到定位触发GC的线程是31号线程
• 运行命令~31s 进入31线程，再运行!clrstack查看堆栈调用，最终可以定位到出问题的代码，是由于字符串的拼接导致大量的对象产生，从而触发了GC。