.NET Core-全局性能诊断工具

前言：

　现在.NET Core 上线后，不可避免的会出现各种问题，如内存泄漏、CPU占用高、接口处理耗时较长等问题。这个时候就需要快速准确的定位问题，并解决。

　这时候就可以使用.NET Core 为开发人员提供了一系列功能强大的诊断工具。

　接下来就详细了解下：.NET Core 全局诊断工具

• dotnet-counters
• dotnet-dump
• dotnet-gcdump
• dotnet-trace
• dotnet-symbol
• dotnet-sos

1、dotnet-counters：

　简介：dotnet-counters 是一个性能监视工具，用于初级运行状况监视和性能调查。 它通过 EventCounter API 观察已发布的性能计数器值。例如，可以快速监视CUP使用情况或.NET Core 应用程序中的异常率等指标

　安装：通过nuget包安装：

dotnet tool install --global dotnet-counters

　主要命令：　

• dotnet-counters ps
• dotnet-counters list
• dotnet-counters collect
• dotnet-counters monitor

　a）dotnet-counters ps：显示可监视的 dotnet 进程的列表

　　

　b）dotnet-counters list命令：显示按提供程序分组的计数器名称和说明的列表

　　

　 包括：运行时和Web主机运行信息

　c）dotnet-counters collect 命令：定期收集所选计数器的值，并将它们导出为指定的文件格式

dotnet-counters collect [-h|--help] [-p|--process-id] [-n|--name] [--diagnostic-port] [--refresh-interval] [--counters <COUNTERS>] [--format] [-o|--output] [-- <command>]

　参数说明：

　示例：收集dotnet core 服务端所有性能计数器值，间隔时间为3s

　　

　d）dotnet-counters monitor命令：显示所选计数器的定期刷新值

dotnet-counters monitor [-h|--help] [-p|--process-id] [-n|--name] [--diagnostic-port] [--refresh-interval] [--counters] [-- <command>]

　　示例： dotnet-counters monitor --process-id 18832 --refresh-interval 2

　　　

2、dotnet-dump：

　简介：通过 dotnet-dump 工具，可在不使用本机调试器的情况下收集和分析 Windows 和 Linux 核心转储。
　安装：

dotnet tool install --global dotnet-dump

　命令：

• dotnet-dump collect
  
• dotnet-dump analyze

　a) dotnet-dump collect：从进程生成dump

dotnet-dump collect [-h|--help] [-p|--process-id] [-n|--name] [--type] [-o|--output] [--diag]

　　参数说明：

-h|--help	显示命令行帮助。
-p|--process-id <PID>	指定从中收集转储的进程的 ID 号。
-n|--name <name>	指定从中收集转储的进程的名称。
--type <Full|Heap|Mini>	指定转储类型，它确定从进程收集的信息的类型。 有三种类型： Full - 最大的转储，包含所有内存（包括模块映像）。 Heap - 大型且相对全面的转储，其中包含模块列表、线程列表、所有堆栈、异常信息、句柄信息和除映射图像以外的所有内存。 Mini - 小型转储，其中包含模块列表、线程列表、异常信息和所有堆栈
-o|--output <output_dump_path>	应在其中写入收集的转储的完整路径和文件名。 如果未指定： 在 Windows 上默认为 .\dump_YYYYMMDD_HHMMSS.dmp 。 在 Linux 上默认为 ./core_YYYYMMDD_HHMMSS 。 YYYYMMDD 为年/月/日，HHMMSS 为小时/分钟/秒。
--diag	启用转储收集诊断日志记录。

示例：dotnet-dump collect -p 18832

　

　b）dotnet-dump analyze：启动交互式 shell 以了解转储

dotnet-dump analyze <dump_path> [-h|--help] [-c|--command]

　　示例：dotnet-dump analyze dump_20210509_193133.dmp  进入dmp分析，查看堆栈和未处理异常

　　　

　　Sos命令列表：

命令	函数
soshelp	显示所有可用命令
soshelp|help <command>	执行指定的命令。
exit|quit	退出交互模式。
clrstack <arguments>	仅提供托管代码的堆栈跟踪。
clrthreads <arguments>	列出正在运行的托管线程。
dumpasync <arguments>	显示有关垃圾回收堆上异步状态机的信息。
dumpassembly <arguments>	显示有关指定地址处程序集的详细信息。
dumpclass <arguments>	显示有关指定地址处的 EEClass 结构的信息。
dumpdelegate <arguments>	显示有关指定地址处的委托的信息。
dumpdomain <arguments>	显示所有 AppDomain 和指定域中的所有程序集的信息。
dumpheap <arguments>	显示有关垃圾回收堆的信息和有关对象的收集统计信息。
dumpil <arguments>	显示与托管方法关联的 Microsoft 中间语言 (MSIL)。
dumplog <arguments>	将内存中压力日志的内容写入到指定文件。
dumpmd <arguments>	显示有关指定地址处的 MethodDesc 结构的信息。
dumpmodule <arguments>	显示有关指定地址处的模块的信息。
dumpmt <arguments>	显示有关指定地址处的 MethodTable 的信息。
dumpobj <arguments>	显示有关位于指定地址处的对象的信息。
dso|dumpstackobjects <arguments>	显示在当前堆栈的边界内找到的所有托管对象。
eeheap <arguments>	显示有关内部运行时数据结构所使用的进程内存的信息。
finalizequeue <arguments>	显示所有已进行终结注册的对象。
gcroot <arguments>	显示有关对指定地址处的对象的引用（或根）的信息。
gcwhere <arguments>	显示传入参数在 GC 堆中的位置。
ip2md <arguments>	显示 JIT 代码中指定地址处的 MethodDesc 结构。
histclear <arguments>	释放由 hist* 命令系列使用的任何资源。
histinit <arguments>	从保存在调试对象中的压力日志初始化 SOS 结构。
histobj <arguments>	显示与 <arguments> 相关的垃圾回收压力日志重定位。
histobjfind <arguments>	显示在指定地址处引用对象的所有日志项。
histroot <arguments>	显示与指定根的提升和重定位相关的信息。
lm|modules	显示进程中的本机模块。
name2ee <arguments>	显示 <argument> 的 MethodTable 和 EEClass 结构。
pe|printexception <arguments>	显示从 Exception 类派生的 <argument> 的任何对象。
setsymbolserver <arguments>	启用符号服务器支持
syncblk <arguments>	显示 SyncBlock 持有者信息。
threads|setthread <threadid>	设置或显示 SOS 命令的当前线程 ID。

3、dotnet-gcdump：

　简介：dotnet-gcdump 工具可用于为活动 .NET 进程收集 GC（垃圾回收器）转储。

　　dotnet-gcdump 全局工具使用 EventPipe 收集实时 .NET 进程的 GC（垃圾回收器）转储。 创建 GC 转储时需要在目标进程中触发 GC、开启特殊事件并从事件流中重新生成对象根图。 此过程允许在进程运行时以最小的开销收集 GC 转储。

　　这些转储对于以下几种情况非常有用：

• 比较多个时间点堆上的对象数。
• 分析对象的根（回答诸如“还有哪些引用此类型的内容？”等问题）。
• 收集有关堆上的对象计数的常规统计信息。

　安装：

dotnet tool install --global dotnet-gcdump

　示例：从当前正在运行的进程中收集 GC 转储

dotnet-gcdump collect [-h|--help] [-p|--process-id <pid>] [-o|--output <gcdump-file-path>] [-v|--verbose] [-t|--timeout <timeout>] [-n|--name <name>]

　参数说明：

参数	说明：
-h|--help	显示命令行帮助。
-p|--process-id <pid>	可从中收集 GC 转储的进程 ID。
-o|--output <gcdump-file-path>	应写入收集 GC 转储的路径。 默认为 .\YYYYMMDD_HHMMSS_<pid>.gcdump。
-v|--verbose	收集 GC 转储时输出日志。
-t|--timeout <timeout>	如果收集 GC 转储的时间超过了此秒数，则放弃收集。 默认值为 30。
-n|--name <name>	可从中收集 GC 转储的进程的名称。

　生成示例：dotnet-gcdump collect -p 18832

　　

　查看生成文件：使用perfview查看：

　　

4、dotnet-trace：

　简介：分析数据通过 .NET Core 中的 EventPipe 公开。 通过 dotnet-trace 工具，可以使用来自应用的有意思的分析数据，这些数据可帮助你分析应用运行缓慢的根本原因。
　安装：

dotnet tool install --global dotnet-trace

　命令：

dotnet-trace [-h, --help] [--version] <command>

　常用命令：

　　

命令	说明
dotnet-trace collect	从正在运行的进程中收集诊断跟踪，或者启动子进程并对其进行跟踪（仅限 .NET 5+）。 若要让工具运行子进程并自其启动时对其进行跟踪，请将 -- 追加到 collect 命令。
dotnet-trace convert	将 nettrace 跟踪转换为备用格式，以便用于备用跟踪分析工具。
dotnet-trace ps	列出可从中收集跟踪的 dotnet 进程。
dotnet-trace list-profiles	列出预生成的跟踪配置文件，并描述每个配置文件中包含的提供程序和筛选器。

　示例：收集进程18832诊断跟踪：

　　

使用Vs打开生成的跟踪文件如下：

　　

5、dotnet-symbol：

　简介：dotnet-symbol 用于下载打开核心转储或小型转储所需的文件（符号、DAC/DBI、主机文件等）。 如果需要使用符号和模块来调试在其他计算机上捕获的转储文件，请使用此工具。
　安装：

dotnet tool install --global dotnet-symbol

　命令：

dotnet-symbol [-h|--help] [options] <FILES>

　options：

参数	说明
--microsoft-symbol-server	添加“http://msdl.microsoft.com/download/symbols”符号服务器路径（默认）。
--server-path <symbol server path>	将符号服务器添加到服务器路径。
authenticated-server-path <pat> <server path>	使用个人访问令牌 (PAT) 将经过身份验证的符号服务器添加到服务器路径。
--cache-directory <file cache directory>	添加缓存目录。
--recurse-subdirectories	处理所有子目录中的输入文件。
--host-only	仅下载 lldb 加载核心转储所需的主机程序（即 dotnet）。
--symbols	下载符号文件（.pdb、.dbg 和 .dwarf）。
--modules	下载模块文件（.dll、.so 和 .dylib）。
--debugging	下载特殊的调试模块（DAC、DBI 和 SOS）。
--windows-pdbs	当可移植的 PDB 也可用时，会强制下载 Windows PDB。
-o, --output <output directory>	设置输出目录。 否则，请在输入文件旁边写入（默认）。
-d, --diagnostics	启用诊断输出。
-h|--help	显示命令行帮助。

6、dotnet-sos：

　简介：dotnet-sos 在 Linux 和 macOS（如果使用的是 Windbg/cdb，则在 Windows 上）安装 SOS调试扩展。

　安装：

dotnet tool install --global dotnet-sos

　命令：在本地安装用于调试 .NET Core 进程的 SOS 扩展

dotnet-sos install

　示例：

　　

总结：

　微软提供了一套强大的诊断工具，熟练的使用这些工具，可以更快更有效的发现程序的运行问题，解决程序的性能问题。

　过程中主要使用：counters、dump、trace 工具用于分析.NET Core性能问题。

　最近又了解到微软已对这些基础工具已封装了对应包（Microsoft.Diagnostics.NETCore.Client），可以用来开发出自己的有界面的诊断工具。后续将了解实现一个。

　参考文档：

　　https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/core/diagnostics/dotnet-counters

　　GitHub - dotnet/diagnostics: This repository contains the source code for various .NET Core runtime diagnostic tools and documents.

　　https://channel9.msdn.com/Shows/On-NET/Introducing-the-Diagnostics-Client-Library-for-NET-Core