在 .NET Core 中调试高 CPU 使用率

2025-09-04

本文适用于：✔️ .NET Core 3.1 SDK 及更高版本

本教程介绍如何调试过多的 CPU 使用率方案。使用提供的示例 ASP.NET Core Web 应用源代码存储库，可以有意造成死锁。终结点将停止响应并体验线程累积。你将了解如何使用各种工具来诊断此方案，其中包含多个关键诊断数据。

在本教程中，你将：

调查高 CPU 使用率
使用 dotnet-counters 确定 CPU 使用率
使用 dotnet-trace 生成跟踪
PerfView 中的配置文件性能
诊断并解决 CPU 使用率过高的问题

先决条件

本教程使用：

.NET Core 3.1 SDK 或更高版本。
触发方案的示例调试目标。
用于列出进程并生成配置文件的 dotnet-trace。
用于监视 CPU 使用率的 dotnet-counters。

CPU 计数器

在尝试本教程之前，请安装最新版本的 dotnet-counters：

dotnet tool install --global dotnet-counters

如果应用运行的 .NET 版本低于 .NET 9，则 dotnet-counters 的输出 UI 将略有不同：有关详细信息，请参阅 dotnet-counters 。

在尝试收集诊断数据之前，需要观察 CPU 使用率过高的情况。使用项目根目录中的以下命令运行示例应用程序。

dotnet run

若要检查当前的 CPU 使用率，请使用 dotnet-counters 工具命令：

dotnet-counters monitor -n DiagnosticScenarios --showDeltas

输出应类似于以下内容：

Press p to pause, r to resume, q to quit.
    Status: Running

Name                                                            Current Value      Last Delta
[System.Runtime]
    dotnet.assembly.count ({assembly})                               111               0
    dotnet.gc.collections ({collection})
        gc.heap.generation
        ------------------
        gen0                                                           8               0
        gen1                                                           1               0
        gen2                                                           0               0
    dotnet.gc.heap.total_allocated (By)                        4,042,656          24,512
    dotnet.gc.last_collection.heap.fragmentation.size (By)
        gc.heap.generation
        ------------------
        gen0                                                     801,728               0
        gen1                                                       6,048               0
        gen2                                                           0               0
        loh                                                            0               0
        poh                                                            0               0
    dotnet.gc.last_collection.heap.size (By)
        gc.heap.generation
        ------------------
        gen0                                                     811,512               0
        gen1                                                     562,024               0
        gen2                                                   1,095,056               0
        loh                                                       98,384               0
        poh                                                       24,528               0
    dotnet.gc.last_collection.memory.committed_size (By)       5,623,808               0
    dotnet.gc.pause.time (s)                                           0.019           0
    dotnet.jit.compilation.time (s)                                    0.582           0
    dotnet.jit.compiled_il.size (By)                             138,895               0
    dotnet.jit.compiled_methods ({method})                         1,470               0
    dotnet.monitor.lock_contentions ({contention})                     4               0
    dotnet.process.cpu.count ({cpu})                                  22               0
    dotnet.process.cpu.time (s)
        cpu.mode
        --------
        system                                                         0.109           0
        user                                                           0.453           0
    dotnet.process.memory.working_set (By)                    65,515,520               0
    dotnet.thread_pool.queue.length ({work_item})                      0               0
    dotnet.thread_pool.thread.count ({thread})                         0               0
    dotnet.thread_pool.work_item.count ({work_item})                   6               0
    dotnet.timer.count ({timer})                                       0               0

专注于 Last Delta 其值 dotnet.process.cpu.time，这些指示刷新期间（当前设置为默认值为 1 秒）中 CPU 处于活动状态的秒数。在 Web 应用运行时，在启动后立即消耗 CPU，并且这些增量都是 0。以路由参数的形式导航到 api/diagscenario/highcpu 路由 60000 ：

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

现在，重新运行 dotnet-counters 命令。

dotnet-counters monitor -n DiagnosticScenarios --showDeltas

应会看到 CPU 使用率增加，如下所示（具体取决于主机，预期 CPU 使用率不同）：

Press p to pause, r to resume, q to quit.
    Status: Running

Name                                                            Current Value      Last Delta
[System.Runtime]
    dotnet.assembly.count ({assembly})                               111               0
    dotnet.gc.collections ({collection})
        gc.heap.generation
        ------------------
        gen0                                                           8               0
        gen1                                                           1               0
        gen2                                                           0               0
    dotnet.gc.heap.total_allocated (By)                        4,042,656          24,512
    dotnet.gc.last_collection.heap.fragmentation.size (By)
        gc.heap.generation
        ------------------
        gen0                                                     801,728               0
        gen1                                                       6,048               0
        gen2                                                           0               0
        loh                                                            0               0
        poh                                                            0               0
    dotnet.gc.last_collection.heap.size (By)
        gc.heap.generation
        ------------------
        gen0                                                     811,512               0
        gen1                                                     562,024               0
        gen2                                                   1,095,056               0
        loh                                                       98,384               0
        poh                                                       24,528               0
    dotnet.gc.last_collection.memory.committed_size (By)       5,623,808               0
    dotnet.gc.pause.time (s)                                           0.019           0
    dotnet.jit.compilation.time (s)                                    0.582           0
    dotnet.jit.compiled_il.size (By)                             138,895               0
    dotnet.jit.compiled_methods ({method})                         1,470               0
    dotnet.monitor.lock_contentions ({contention})                     4               0
    dotnet.process.cpu.count ({cpu})                                  22               0
    dotnet.process.cpu.time (s)
        cpu.mode
        --------
        system                                                         0.344           0.013
        user                                                          14.203           0.963
    dotnet.process.memory.working_set (By)                    65,515,520               0
    dotnet.thread_pool.queue.length ({work_item})                      0               0
    dotnet.thread_pool.thread.count ({thread})                         0               0
    dotnet.thread_pool.work_item.count ({work_item})                   6               0
    dotnet.timer.count ({timer})                                       0               0

在整个请求期间，CPU 使用率将悬停在增加的值周围。

小窍门

若要直观显示更高的 CPU 使用率，可以在多个浏览器选项卡中同时练习此终结点。

此时，可以放心地说 CPU 运行高于预期。确定问题的影响是查找原因的关键。除了诊断工具之外，我们还将使用 CPU 使用率较高的效果来找出问题的原因。

使用探查器分析高 CPU

分析 CPU 使用率较高的应用时，需要一个诊断工具，以便深入了解代码正在执行的作。通常的选择是探查器，并且有不同的探查器选项可供选择。 dotnet-trace 可以在所有作系统上使用，但是，与 Linux 的“perf”或适用于 Windows 的 ETW 等内核感知探查器相比，其安全点偏差和仅托管调用堆栈的限制会导致更常规的信息。如果性能调查仅涉及托管代码，通常 dotnet-trace 就足够了。

Linux
Windows操作系统

该工具 perf 可用于生成 .NET Core 应用配置文件。我们将演示此工具，尽管也可以使用 dotnet-trace。退出示例调试目标的上一个实例。

设置DOTNET_PerfMapEnabled环境变量，使 .NET 应用在/tmp目录中创建map文件。此 map 文件用于 perf 按名称将 CPU 地址映射到 JIT 生成的函数。有关详细信息，请参阅导出性能映射和 jit 转储。

注释

.NET 6 将用于配置 .NET 运行时行为的环境变量的前缀标准化为 DOTNET_，而不是 COMPlus_。但是，COMPlus_ 前缀仍将继续正常工作。如果使用的是 .NET 运行时的早期版本，则仍应对环境变量使用 COMPlus_ 前缀。

在同一终端会话中运行示例调试目标。

export DOTNET_PerfMapEnabled=1
dotnet run

再次练习高 CPU API 终结点（https://localhost:5001/api/diagscenario/highcpu/60000）。在 1 分钟请求中运行时，请使用进程 ID 运行 perf 命令：

sudo perf record -p 2266 -g

该 perf 命令启动性能收集过程。让它运行大约 20-30 秒，然后按 Ctrl+C 退出收集过程。可以使用同一 perf 命令查看跟踪的输出。

sudo perf report -f

还可以使用以下命令生成 火焰图 ：

git clone --depth=1 https://github.com/BrendanGregg/FlameGraph
sudo perf script | FlameGraph/stackcollapse-perf.pl | FlameGraph/flamegraph.pl > flamegraph.svg

此命令生成一个 flamegraph.svg 可在浏览器中查看以调查性能问题：

在 Windows 上，可以将 dotnet 跟踪工具用作探查器。使用前面的示例调试目标，再次练习高 CPU 终结点（https://localhost:5001/api/diagscenario/highcpu/60000）。在 1 分钟请求中运行时，请使用 collect 命令，并 providers 指定所需的提供程序： Microsoft-DotNetCore-SampleProfiler，以收集应用的跟踪，如下所示：

dotnet-trace collect -p 22884 --providers Microsoft-DotNETCore-SampleProfiler

让 dotnet-trace 运行约 20-30 秒，然后按 Enter 退出集合。结果是位于同一 nettrace 文件夹中的文件。这些文件 nettrace 是使用 Windows 上现有分析工具的好方法。

nettrace通过导航到 samples/core/diagnostics/DiagnosticScenarios/ 并单击文件箭头nettrace打开 withPerfView。打开“线程时间（带有 StartStop 活动）堆栈”，然后选择顶部附近的“CallTree”选项卡。选中其中一个线程左侧的框后，文件应类似于下图所示。

使用 Visual Studio 分析高 CPU 数据

可以在 Visual Studio 中分析所有 *.nettrace 文件。若要在 Visual Studio 中分析 Linux *.nettrace 文件，请将 *.nettrace 文件（除了其他必要文档）传输到 Windows 计算机，然后在 Visual Studio 中打开 *.nettrace 文件。有关详细信息，请参阅分析 CPU 使用情况数据。

另请参阅

用于列出进程的 dotnet-trace
用于检查托管内存使用情况的 dotnet-counters
用于收集和分析转储文件的 dotnet-dump
dotnet/diagnostics

后续步骤

在 .NET Core 中调试死锁

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