聊一聊用 Dotnet-Trace 调查 Lock锁竞争
一:背景
1. 讲故事
最近在分析一个 linux 上的 dump,最后的诱因是大量的lock锁诱发的高频上下文切换,虽然问题告一段落,但我还想知道一点信息,所谓的高频到底有多高频?锁竞争到底是一个怎样的锁竞争?如果了解这些信息对我们后续分析此类问题非常有帮助。
要想获取此类信息,看 dump 肯定是没有用的,只能给程序安装一个摄像头,在 Windows 平台上可以在 perfview 上配一个Microsoft-Windows-DotNETRuntime:ContentionKeyword事件轻松搞定,截图如下:
但 PerfView 是和 Windows 深度绑定的,那在 Linux 上怎么办呢?对,有朋友知道用 dotnet-trace。
二:探究 dotnet-trace
1. 如何监控 lock 竞争
dotnet-trace是 CLR 团队写的一个跨平台的小工具,专门用于获取 .NET 程序的各种事件,可以理解成 PerfView 的一个子集,这里安装就不说了,详见官方文档:https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/core/diagnostics/dotnet-trace
查阅文档之后,只需要在--clrevents中配contention事件即可,详情参见文档:https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/fundamentals/diagnostics/runtime-contention-events
2. 测试案例
为了方便解读,这里我故意造一个锁护送现象,参考代码如下:
internal class Program{public static object lockMe = new object();static void Main(string[] args){long i = 10;Parallel.For(0, int.MaxValue, new ParallelOptions() { MaxDegreeOfParallelism = 4 }, (j) =>{lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++;lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++;lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++;lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++;lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++;lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++;lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++;lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++;lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++;lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++;lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++;lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++;lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++;lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++;lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++;lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++;lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++;lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++;lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++;lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++; lock (lockMe) i++;});}}将程序跑起来后,使用dotnet-trace ps找到 PID,再用dotnet-trace进行跟踪,这里持续跟踪 1分钟。
[root@localhost ~]# dotnet-trace ps 3316dotnet/usr/share/dotnet/dotnetdotnet ConsoleApp3.dll[root@localhost ~]# dotnet-trace collect -p 3316 --clrevents contention --duration 00:00:01:00Provider Name KeywordsLevel Enabled ByMicrosoft-Windows-DotNETRuntime 0x0000000000004000Informational(4)--clreventsProcess: /usr/share/dotnet/dotnetOutput File: /root/dotnet_20230509_105906.nettraceTrace Duration : 00:00:01:00[00:00:01:00] Recording trace 29.7885(MB)Press3. nettrace 文件分析
至于分析dotnet_20230509_105906.nettrace的工具就特别多了,dotnet-trace,perf,perfview,visualstudio,不过我个人建议还是使用prefview,因为它的洞察能力会更好,用 perfview 打开之后点击EventStats观察统计信息:
从图中可以看到 1min 的时间内生成了总计将近200w的 start 和 stop 事件。
有了统计信息还不行,我还想知道每一次 start 的详细信息,可以点击 perfview 中的Events面板中的Microsoft-Windows-DotNETRuntime/Contention/Start事件,可以看到记录中每一次争抢的开始时间。
有些朋友可能要问了,Start 和 Stop 到底代表什么意思,简而言之就是争抢的开始时间和结束时间,时间差就是排队时间,截图如下:
从图中可以看到,某些竞争锁的时候耗费了 1ms 的时间,同时得到调度的线程也不是串行的,比如4232号线程就得到了两次连续执行。
接下来回答最后一个问题,除了看到每一次lock竞争的详细信息,能不能看到每一次 lock 时的代码调用栈呢?当然是可以的,毕竟HasStack="True" ThreadID="3,316" ProcessorNumber="0" Cnotallo ClrInstanceID="0"中的HasStack="True"就是告诉当前是有调用栈信息的,在Time MSec列点击右键选择Open Any Stacks。
从图中的线程栈可以看到,Start 事件是由Main方法中的Parallel.For诱发的,非常清楚。
三:总结
dotnet-trace 是一个非常强大的跨平台性能分析工具,构建在EventPipe之上,特点就是跨平台,除了对锁竞争外,还有其他的各种有趣的事件,有兴趣的朋友可以查阅查阅。
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