Windbg程序调试系列3-线程阻塞问题

上一篇博文给大家分享了使用Windbg分析内存泄露问题：

Windbg程序调试系列2-内存泄露问题

本篇我们继续跟大家分享，如何分析解决线程阻塞问题。

从根本上讲，线程阻塞属于程序Hang的一种，其表现主要有：

1. 随着请求的增加，线程数一直增加，可能会把线程池打爆

2. 低CPU使用率（被阻塞后的CPU使用率降低）

3. 请求没有返回，客户端一直在等待，直至Timeout。

那么，从线程状态上看，什么是阻塞？ 一个线程经历的5个状态，创建，就绪，运行，阻塞，终止。各个状态的转换条件如下图：

上图中有个阻塞状态，就是说当线程中调用某个函数，需要IO请求，或者暂时得不到竞争资源的，操作系统会把该线程阻塞起来，避免浪费CPU资源，等到得到了资源，再变成就绪状态，等待CPU调度运行。

线程发生阻塞的现象就是，进程的线程数会越来越多！

线程阻塞问题的分析思路：

持续请求过程中，抓两个或者三个Dump，看线程增加的速度，每次抓Dump间隔30s或者1分钟
对比的看每个Dump中：

1. 线程池的大小 !threadpool
2. 线程的分类和状态 !threads
3. 查看线程阻塞 !syncblk
4. 查看阻塞线程的根源线程、线程请求的资源对象 、被阻塞的线程数
5. 查看阻塞根源线程的堆栈~Xs !clrstack
6. 分析线程阻塞的原因，改进代码

1. 查看线程池的大小：!threadpool，有时间间隔两个Dump对比着看，看线程池的线程数的增长情况：

2. 查看线程的分类和线程的状态 !threads，从下图可以看出，后台线程一直在增加

3. 查看线程阻塞  !syncblk，也是看这两个dump，对比着看

我们发现：

第一个Dump中95号线程 阻塞了（1021-1）/2=510个线程
第二个Dump中79号线程 阻塞了（1099-1）/2=549个线程

95号线程独占的对象资源 00000026ba7c4dc0 （System.Object）

79号线程独占的对象资源也是00000026ba7c4dc0（System.Object）

两个线程同时锁住了同一个资源！00000026ba7c4dc0（System.Object）

此时，线程阻塞问题已经确定，接下来，我们要重点分析阻塞的根源线程（持有什么资源不释放，导致其他线程在等待），95号线程、79号线程

4. 查看阻塞线程的根源线程、线程请求的资源对象 、被阻塞的线程数

例如 95号线程：

 查看阻塞根源线程的堆栈
 ~95s
 !clrstack

通过线程堆栈，我们在栈顶发现，95号线程，在等待Socket Server返回，具体再等哪个Socket Server？

通过以下命令找出当前线程堆栈上的Socket对象

!dso

这样我们就定位出95号线程在做什么，在等待什么：

95号线程在等待SocketServer 10.*.*.*:80返回数据，独占资源：00000026ba7c4dc0（System.Object）

同时我们通过线程堆栈看到了我们自己的一个TCP通讯类TCPInvoker, 在创建一个新的TCP连接，TCPInvoker类的代码需要重点关注，继续看！

我们继续看79号线程：

 ~79s
  !clrstack

通过79号线程的堆栈和阻塞情况可以发现：

79号线程Monitor.Enter（object），在请求资源的独占锁：00000026ba7c4dc0（System.Object）

TCPInvoker卡在了GetInvoker方法上。我们需要看看TCPInvoker的代码了

5. 分析线程阻塞的原因，改进代码

从如下的代码中，我们能看到:

95号线程是执行到了GetInvoker方法的Create，Create中在等待Socket Server返回，此时如果Socket Server没有响应，超时时间默认是5s，会一直持有资源00000026ba7c4dc0（System.Object）不释放

79号线程也执行到了GetInvoker方法，但是在Lock时，等待95号线程释放资源：00000026ba7c4dc0（System.Object）

随着请求越来越多，超时+重试连接Socket Server，导致线程阻塞住了。

解决方案：1. 分析Socket Server为什么连不上 2. 优化改进TCPInvoker内部的业务逻辑，减少超时和重试时间，减少阻塞的产生几率。

好了，上面就是这次分享的Windbg调试线程阻塞问题的细节和过程，总结一下：

线程阻塞问题的分析思路：

1. 线程池的大小 !threadpool
2. 线程的分类和状态 !threads
3. 查看线程阻塞 !syncblk
4. 查看阻塞线程的根源线程、线程请求的资源对象 、被阻塞的线程数
5. 查看阻塞根源线程的堆栈~Xs !clrstack
6. 分析线程阻塞的原因，改进代码

周国庆

2018/11/1