记一次 .NET某游戏后端API服务 CPU爆高分析

一：背景

1. 讲故事

前几天有位朋友找到我，说他们的API服务程序跑着跑着CPU满了降不下去，让我帮忙看下怎么回事，现在貌似民间只有我一个人专注dump分析，还是申明一下我dump分析是免费的，如果想学习.NET高级调试的分析技术，可以来我的训练营看看，话不多说，dump分析走起！

二：WinDbg分析

1. CPU 真的爆高吗

昨天录了一个小视频，大意就是作为分析师，不要过分的相信客户说的话，他们往往会把你带偏，你要有自己的分析思路和前进方向，所以需要以数据说话，首先用 !tp 观察下线程池。


0:030> !tp
CPU utilization: 60%
Worker Thread: Total: 18 Running: 3 Idle: 15 MaxLimit: 32767 MinLimit: 4
Work Request in Queue: 0
--------------------------------------
Number of Timers: 3
--------------------------------------
Completion Port Thread:Total: 3 Free: 1 MaxFree: 8 CurrentLimit: 1 MaxLimit: 1000 MinLimit: 4

从卦中可以看到当前的 CPU=60%，这个值说高也不高，说低也不低，接下来观察下这台机器的cpu核心数，可以用 !cpuid 观察。


0:030> !cpuid
CP  F/M/S  Manufacturer     MHz0  6,63,2  <unavailable>   22951  6,63,2  <unavailable>   22952  6,63,2  <unavailable>   22953  6,63,2  <unavailable>   2295

真的是无语，做游戏的不都是有钱的主，难道都在降本增效吗？既然到了 60%，说明有两个线程估计脱轨了，接下来就需要观察下那2个托轨线程都在做什么？

2. 脱轨线程在干嘛

要想观察每个线程都在做什么，可以使用 ~*e !clrstack 命令即可。


0:030> ~*e !clrstack
OS Thread Id: 0x3eec (30)Child SP               IP Call Site
0000001f8fbad610 00007ffd958535c3 System.Collections.Generic.HashSet`1[[System.__Canon, mscorlib]].Contains(System.__Canon)
0000001f8fbad680 00007ffd95372933 System.Web.HttpCookieCollection.EnsureKeyValidated(System.String, System.String)
0000001f8fbad6c0 00007ffd9483fa8d System.Web.HttpCookieCollection.Get(System.String)
0000001f8fbad700 00007ffd3d12b3da xxx.CookieHelper.Read(System.String)
...
OS Thread Id: 0x5cf0 (31)Child SP               IP Call Site
0000001f8d27d330 00007ffd958535b8 System.Collections.Generic.HashSet`1[[System.__Canon, mscorlib]].Contains(System.__Canon)
0000001f8d27d3a0 00007ffd95372933 System.Web.HttpCookieCollection.EnsureKeyValidated(System.String, System.String)
0000001f8d27d3e0 00007ffd9483fa8d System.Web.HttpCookieCollection.Get(System.String)
0000001f8d27d420 00007ffd3e2ab6da xxx.CookieHelper.Read(System.String)
...

仔细琢磨了一下卦象后，发现有两个线程都停在 HashSet 上，而且这个集合还是来自于底层的 System.Web，对一般人来说这个是比较奇葩的现象，但对于我这种有300+分析经验的熟手来说，一眼就看出来了什么问题，对，就是多线程操控 HashSet 导致的死循环，接下来的问题是如何去验证呢？毕竟空口无凭。。。

3. 真的死循环了吗

要想了解有没有真的死循环，需要你对 HashSet 的底层有一个了解，比如说 HashSet 挂链的时候在内部是如何组织的，其实这个我在.NET高级训练营里面也做过讲解，也做过演示，接下来切到 31 号线程观察下它的 HashSet 结构。


0:031> !mdso
Thread 31:
Location          Object            Type
------------------------------------------------------------
RCX:              000000200054ffc0  System.Collections.Generic.HashSet`1+Slot[[System.String, mscorlib]][]
RSI:              000000200054ff58  System.Collections.Generic.HashSet`1[[System.String, mscorlib]]
...
0:031> !mdt 000000200054ff58
000000200054ff58 (System.Collections.Generic.HashSet`1[[System.String, mscorlib]])m_buckets:000000200054ff98 (System.Int32[], Elements: 3)m_slots:000000200054ffc0 (System.Collections.Generic.HashSet`1+Slot[[System.String, mscorlib]][], Elements: 3, ElementMT=00007ffd95555230)m_count:0x0 (System.Int32)m_lastIndex:0x0 (System.Int32)m_freeList:0xffffffff (System.Int32)m_comparer:00000022003d3380 (System.OrdinalComparer)m_version:0x6 (System.Int32)m_siInfo:NULL (System.Runtime.Serialization.SerializationInfo)
...
0:031> !mdt -e:2 000000200054ffc0
000000200054ffc0 (System.Collections.Generic.HashSet`1+Slot[[System.String, mscorlib]][], Elements: 3, ElementMT=00007ffd95555230)
[0] (System.Collections.Generic.HashSet`1+Slot[[System.String, mscorlib]]) VALTYPE (MT=00007ffd95555230, ADDR=000000200054ffd0)hashCode:0xffffffff (System.Int32)next:0x0 (System.Int32)value:NULL (System.__Canon)
[1] (System.Collections.Generic.HashSet`1+Slot[[System.String, mscorlib]]) VALTYPE (MT=00007ffd95555230, ADDR=000000200054ffe0)hashCode:0x3eb5808c (System.Int32)next:0xffffffff (System.Int32)value:000000200054f8f0 (System.String) Length=6, String="xxx"
[2] (System.Collections.Generic.HashSet`1+Slot[[System.String, mscorlib]]) VALTYPE (MT=00007ffd95555230, ADDR=000000200054fff0)hashCode:0x7e225883 (System.Int32)next:0x1 (System.Int32)value:000000200054fba0 (System.String) Length=12, String="xxx"

熟悉 HashSet底层的朋友，从上面的卦信息一眼就能看出问题，对，就是这个 next:0x0，在hashset的挂链中，最后一个节点永远是 -1，如果是 0 的话就相当于指向数组的首元素，最后就是无情死循环了，知道了前因后果之后，接下来就要寻找下到底是什么圣神代码。

4. 到底是什么奇葩代码

这个比较简单，观察下线程栈的托管层代码，然后看源码即可，为了保护客户隐私，我就多注释一点，输出如下：


0:031> !clrstack
OS Thread Id: 0x5cf0 (31)Child SP               IP Call Site
0000001f8d27d330 00007ffd958535b8 System.Collections.Generic.HashSet`1[[System.__Canon, mscorlib]].Contains(System.__Canon)
0000001f8d27d3a0 00007ffd95372933 System.Web.HttpCookieCollection.EnsureKeyValidated(System.String, System.String)
0000001f8d27d3e0 00007ffd9483fa8d System.Web.HttpCookieCollection.Get(System.String)
0000001f8d27d420 00007ffd3e2ab6da xxx.CookieHelper.Read(System.String)
...

虽然信息比较少，但卦还是很明朗的，客户写了一个 CookieHelper 封装了 Request.Cookies 操作，那到底怎么封装的呢？仔细阅读代码之后终于发现了，截图如下：