使用Windbg寻找高CPU占用线程

本文介绍如何使用Windbg定位并解决程序中由线程引起的高CPU占用问题。通过分析线程调用栈,找到导致CPU占用率升高的recv及select函数调用,并给出解决方案。

使用Windbg寻找高CPU占用线程

在一个任务中使用多线程编程,程序运行一段时间后就占满了CPU,严重拖慢系统运行速度。这里所说的高CPU,意思就是一个线程占用了一个CPU的大部分运行时间,如果是单核的CPU,表现为CPU占用近100%;相应的双核的话一个线程会占到50%的CPU。

我的电脑是双核四线程的CPU,所以当一个线程死循环的时候会占用掉25%的CPU时间。具体表现为:运行程序的最开始表现正常,随后会看到CPU占用上升至25%、50%、75%等。在这样的情况下我用Windbg Attach到目标进程,并通过!runaway命令来列出各线程所耗费的时间。占用时间最多的就是那些假死的线程了,然后~*kb列出各线程的调用栈,分析一下耗费时间长的线程的调用栈基本可以找出问题所在的原因。

回到我的程序,从调用栈上并不能明显看出问题:一个线程“卡”在recv上,另一个“卡”在select上面;但也不应该耗费如此多的CPU时间。再看一下代码,外层有一个while死循环,用于处理Client发过来的数据,问题基本实在这个while循环里面。再后来,仔细阅读代码后发现原因如下:

  • 对recv、select之类的函数返回值判断不全,如果出错应当break
  • while内部每一次循环之后应当适当的Sleep

这样处理之后,线程占满CPU的问题就得到解决了。由于一些原因,这里没有把实际情况下的一些分析数据贴出来。

P.S. 使用Process Explorer也能简单排查问题线程。双击进程可以查看进程的属性,然后选择“线程”选项卡,双击高CPU的线程就可以看到调用栈了。
用Process Explorer查看占用高CPU的线程


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当遇到 `w3wp.exe`(IIS 工作进程)出现 CPU 使用率的问题时,可以使用 **Process Explorer** 进行深入分析和故障排查。以下是详细的排查步骤和建议: ### 查看进程详细信息 1. **定位 w3wp.exe 进程** 打开 Process Explorer,找到 `w3wp.exe` 进程。右键点击该进程,选择 **Properties** 查看其详细信息,包括占用CPU、内存、线程数等。通过 **Threads** 选项卡,可以查看当前进程中所有线程CPU 占用情况,找到占用 CPU线程 ID(TID)[^1]。 2. **查看线程调用堆栈** 在 **Threads** 页面中,右键点击占用线程,选择 **Stack** 查看该线程的调用堆栈。这将显示该线程当前正在执行的函数调用路径,有助于识别具体代码位置或模块导致的 CPU 占用问题。 ### 使用符号文件分析 1. **配置符号路径** 为了更准确地解析调用堆栈,需要配置 Microsoft 的符号服务器路径: ``` SRV*C:\Symbols*http://msdl.microsoft.com/download/symbols ``` 在 Process Explorer 中,通过 **Options > Configure Symbols** 设置符号路径。这将帮助解析系统 DLL 和 .NET 运行时中的函数名称。 2. **分析 .NET 应用程序** 如果 `w3wp.exe` 是承载 .NET 应用程序的进程,可以通过 **Stack** 查看是否涉及 `clr.dll` 或 `wksclr.dll` 等 .NET 运行时模块。这可能表明问题出在托管代码中,此时可以进一步使用 **WinDbg** 或 **PerfView** 等工具进行更深入的分析。 ### 结合其他工具进行分析 1. **使用 Performance Monitor (PerfMon)** 启动 PerfMon 并添加 `Process(w3wp)\% Processor Time` 计数器,观察 CPU 使用率的趋势。同时,可以添加 `.NET CLR Exceptions` 和 `.NET CLR LocksAndThreads` 等计数器,帮助识别 .NET 应用程序中的异常或线程争用问题。 2. **使用 LogParser 分析 IIS 日志** 通过 LogParser 工具分析 IIS 日志,识别哪些请求可能导致了 CPU 使用率。例如: ```sql SELECT cs-uri-stem, COUNT(*) AS Hits FROM ex*.log GROUP BY cs-uri-stem ORDER BY Hits DESC ``` 这可以帮助识别频繁访问的页面或 API 接口。 3. **使用 Debug Diagnostic Tool (DebugDiag)** DebugDiag 是微软提供的专门用于分析内存泄漏和 CPU 使用率问题的工具。可以配置其规则来捕获 `w3wp.exe` 的内存快照,并分析线程堆栈和对象分配情况。 ### 其他排查建议 1. **检查应用程序代码** 如果确认问题是由于托管代码引起的,应检查是否存在以下情况: - 频繁的垃圾回收(GC) - 大量的正则表达式或字符串操作 - 数据库查询效率低下 - 死锁或线程阻塞 2. **更新 .NET Framework 和 IIS** 确保使用的 .NET Framework 和 IIS 版本是最新的,并安装了所有相关的补丁。某些已知的性能问题可能已在更新中修复。 3. **优化应用程序池配置** 调整应用程序池的回收策略,例如设置合理的请求限制和内存限制,以避免长时间运行导致资源耗尽。 4. **启用 ASP.NET 请求跟踪** 在 IIS 中启用 ASP.NET 请求跟踪功能,可以捕获详细的请求处理信息,帮助识别瓶颈所在。 --- ###
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