内容预告：
- Windows内置工具（性能计数器）
- 事件跟踪器（WPT，PerfMoniter，PerfView，自定义ETW）
- 时间分析
- 内存分配分析
- 内存使用量分析
- 其他分析
Event Tracing for Windows(ETW)可以查看很多内核和CLR的性能数据，如下表所示，有几个工具都是基于ETW开发的，后面会详细介绍：
| Kernel | PROC_THREAD | Creation and destruction of processes and threads | |
| Kernel | LOADER | Load and unload of images (DLLs, drivers, EXEs) | |
| Kernel | SYSCALL | System calls | |
| Kernel | DISK_IO | Disk I/O reads and writes (including head location) | |
| Kernel | HARD_FAULTS | Page faults that resulted in disk I/O (not satisfied from memory) | |
| Kernel | PROFILE | Sampling event—a stack trace of all processors collected every 1ms | |
| CLR | GCKeyword | Garbage collection statistics and information | Collection started, collection ended, finalizers run, ~100KB of memory have been allocated |
| CLR | ContentionKeyword | Threads contend for a managed lock | Contention starts (a thread begins waiting), contention ends |
| CLR | JITTracingKeyword | Just in time compiler (JIT) information | Method inlining succeeded, method inlining failed |
| CLR | ExceptionKeyword | Exceptions that are thrown |
Windows Performance Toolkit (WPT)是ETW的工具集，捕获ETW事件到日志文件。可以在http://msdn.microsoft.com/en-us/performance/cc752957.aspx 下载。
使用步骤如下：
- 在环境变量里将_NT_SYMBOL_PATH的值设置到微软的公开符号服务器和本地符号缓存，如C:\Temp\Symbols*http://msdl.microsoft.com/download/symbols
- 在环境变量里_NT_SYMCACHE_PATH的值设置到一个自定义目录。
- 打开管理员权限的cmd窗口定位到安装文件夹（如C:\Program Files\Windows Kits\8.0\Windows Performance Toolkit）。
- 运行xperf -on Base开始跟踪内核数据
- 随便运行一些程序
- 停止跟踪，输出日志。xperf -d KernelTrace.etl
- 打开图形分析器 xperfview KernelTrace.etl
WPT的运用场景是：
- 捕获硬盘IO操作
- 提供所有CPU的活动
- 显示IO，内存，CPU等的叠加图
- 显示调用栈
最新的Windows SDK8.0包含一些新工具，叫做Windows Performance Recorder (wpr.exe) 和Windows Performance Analyzer (wpa.exe), 是为了替代XPerf 和XPerfView的。wpr -start和xperf -on相同，wpr -stop和xperf -d 一样。WPA分析UI和XPerfView的功能一样，更多信息可以参考 http://msdn.microsoft.com/en-us/library/hh162962.aspx.
XPerfView可以看GC事件的数据：
PerfMonitor是一个开源的控制台工具 http://bcl.codeplex.com/releases/view/49601.
PerfMonitor的优点是可以更细节地分析CLR和JIT。
使用方法如下：
C:\PerfMonitor > perfmonitor runAnalyze JackCompiler.exe
Starting kernel tracing. Output file: PerfMonitorOutput.kernel.etl
Starting user model tracing. Output file: PerfMonitorOutput.etl
Starting at 4/7/2012 12:33:40 PM
Current Directory C:\PerfMonitor
Executing: JackCompiler.exe {
} Stopping at 4/7/2012 12:33:42 PM = 1.724 sec
Stopping tracing for sessions 'NT Kernel Logger' and 'PerfMonitorSession'.
Analyzing data in C:\PerfMonitor\PerfMonitorOutput.etlx
GC Time HTML Report in C:\PerfMonitor\PerfMonitorOutput.GCTime.html
JIT Time HTML Report in C:\PerfMonitor\PerfMonitorOutput.jitTime.html
Filtering to process JackCompiler (1372). Started at 1372.000 msec.
Filtering to Time region [0.000, 1391.346] msec
CPU Time HTML report in C:\PerfMonitor\PerfMonitorOutput.cpuTime.html
Filtering to process JackCompiler (1372). Started at 1372.000 msec.
Perf Analysis HTML report in C:\PerfMonitor\PerfMonitorOutput.analyze.html
PerfMonitor processing time: 7.172 secs.
上面的统计结果包括：
- CPU统计，CPU利用率。
- GC统计，GC时间，最大GC堆是4.5MB，内存分配速率最高是1496.1MB/秒，平均GC暂停时间是0.1MS。
- JIT编译统计，159个函数在运行时被JIT编译，共30493个机器字节。
下图表明CPU做的最多的工作是这3个函数：System.String.Concat, JackCompiler.Tokenizer.Advance, 和System.Linq.Enumerable.Contains
84.2%的CPU时间花在了：JackCompiler.Parser.Parse, 调用了ParseClass, ParseSubDecls, ParseSubDecl, ParseSubBody
下图是一些GC事件的细节统计：
PerfView：一个免费工具，可以分析堆的使用。在http://www.microsoft.com/download/en/details.aspx?id=28567 下载。
上面的报告包括了：
- 原始的ETW事件列表。
- CPU在栈上使用时间的分组。
- 镜象加载，硬盘IO，GC使用栈的情况。
- GC统计。
PerfView还可以生成堆的快照。
自定义 ETW Providers：也可以自己开发基于ETW的性能数据统计工具。.NET4.5之前输出ETW数据相当困难，.NET4.5要容易很多了，继承System.Diagnostics.Tracing.EventSource类然后调用 WriteEvent函数就可以输出了。
public class CustomEventSource : EventSource {
public class Keywords {
public const EventKeywords Loop = (EventKeywords)1;
public const EventKeywords Method = (EventKeywords)2;
}
[Event(1, Level = EventLevel.Verbose, Keywords = Keywords.Loop,
Message = "Loop {0} iteration {1}")]
public void LoopIteration(string loopTitle, int iteration) {
WriteEvent(1, loopTitle, iteration);
}
[Event(2, Level = EventLevel.Informational, Keywords = Keywords.Loop,
Message = "Loop {0} done")]
public void LoopDone(string loopTitle) {
WriteEvent(2, loopTitle);
}
[Event(3, Level = EventLevel.Informational, Keywords = Keywords.Method,
Message = "Method {0} done")]
public void MethodDone([CallerMemberName] string methodName = null) {
WriteEvent(3, methodName);
}
}
class Program {
static void Main(string[] args) {
CustomEventSource log = new CustomEventSource();
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
Thread.Sleep(50);
log.LoopIteration("MainLoop", i);
}
log.LoopDone("MainLoop");
Thread.Sleep(100);
log.MethodDone();
}
}
PerfMonitor工具可以自动从程序获得ETW的事件数据：
C:\PerfMonitor > perfmonitor monitorDump Ch02.exe
Starting kernel tracing. Output file: PerfMonitorOutput.kernel.etl
Starting user model tracing. Output file: PerfMonitorOutput.etl
Found Provider CustomEventSource Guid ff6a40d2-5116-5555-675b-4468e821162e
Enabling provider ff6a40d2-5116-5555-675b-4468e821162e level: Verbose keywords:
0xffffffffffffffff
Starting at 4/7/2012 1:44:00 PM
Current Directory C:\PerfMonitor
Executing: Ch02.exe {
} Stopping at 4/7/2012 1:44:01 PM = 0.693 sec
Stopping tracing for sessions 'NT Kernel Logger' and 'PerfMonitorSession'.
Converting C:\PerfMonitor\PerfMonitorOutput.etlx to an XML file.
Output in C:\PerfMonitor\PerfMonitorOutput.dump.xml
PerfMonitor processing time: 1.886 secs.
其实还有一个东西叫做Windows Management Instrumentation (WMI).这里没有提到，它可以获取到系统状态，BIOS固件，等数据。文档见 http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/aa394582.aspx
内容预告：
- Windows内置工具（性能计数器）
- 事件跟踪器（WPT，PerfMoniter，PerfView，自定义ETW）
- 时间分析
- 内存分配分析
- 内存使用量分析
- 其他分析
Event Tracing for Windows(ETW)可以查看很多内核和CLR的性能数据，如下表所示，有几个工具都是基于ETW开发的，后面会详细介绍：
| Kernel | PROC_THREAD | Creation and destruction of processes and threads | |
| Kernel | LOADER | Load and unload of images (DLLs, drivers, EXEs) | |
| Kernel | SYSCALL | System calls | |
| Kernel | DISK_IO | Disk I/O reads and writes (including head location) | |
| Kernel | HARD_FAULTS | Page faults that resulted in disk I/O (not satisfied from memory) | |
| Kernel | PROFILE | Sampling event—a stack trace of all processors collected every 1ms | |
| CLR | GCKeyword | Garbage collection statistics and information | Collection started, collection ended, finalizers run, ~100KB of memory have been allocated |
| CLR | ContentionKeyword | Threads contend for a managed lock | Contention starts (a thread begins waiting), contention ends |
| CLR | JITTracingKeyword | Just in time compiler (JIT) information | Method inlining succeeded, method inlining failed |
| CLR | ExceptionKeyword | Exceptions that are thrown |
Windows Performance Toolkit (WPT)是ETW的工具集，捕获ETW事件到日志文件。可以在http://msdn.microsoft.com/en-us/performance/cc752957.aspx 下载。
使用步骤如下：
- 在环境变量里将_NT_SYMBOL_PATH的值设置到微软的公开符号服务器和本地符号缓存，如C:\Temp\Symbols*http://msdl.microsoft.com/download/symbols
- 在环境变量里_NT_SYMCACHE_PATH的值设置到一个自定义目录。
- 打开管理员权限的cmd窗口定位到安装文件夹（如C:\Program Files\Windows Kits\8.0\Windows Performance Toolkit）。
- 运行xperf -on Base开始跟踪内核数据
- 随便运行一些程序
- 停止跟踪，输出日志。xperf -d KernelTrace.etl
- 打开图形分析器 xperfview KernelTrace.etl
WPT的运用场景是：
- 捕获硬盘IO操作
- 提供所有CPU的活动
- 显示IO，内存，CPU等的叠加图
- 显示调用栈
最新的Windows SDK8.0包含一些新工具，叫做Windows Performance Recorder (wpr.exe) 和Windows Performance Analyzer (wpa.exe), 是为了替代XPerf 和XPerfView的。wpr -start和xperf -on相同，wpr -stop和xperf -d 一样。WPA分析UI和XPerfView的功能一样，更多信息可以参考 http://msdn.microsoft.com/en-us/library/hh162962.aspx.
XPerfView可以看GC事件的数据：
PerfMonitor是一个开源的控制台工具 http://bcl.codeplex.com/releases/view/49601.
PerfMonitor的优点是可以更细节地分析CLR和JIT。
使用方法如下：
C:\PerfMonitor > perfmonitor runAnalyze JackCompiler.exe
Starting kernel tracing. Output file: PerfMonitorOutput.kernel.etl
Starting user model tracing. Output file: PerfMonitorOutput.etl
Starting at 4/7/2012 12:33:40 PM
Current Directory C:\PerfMonitor
Executing: JackCompiler.exe {
} Stopping at 4/7/2012 12:33:42 PM = 1.724 sec
Stopping tracing for sessions 'NT Kernel Logger' and 'PerfMonitorSession'.
Analyzing data in C:\PerfMonitor\PerfMonitorOutput.etlx
GC Time HTML Report in C:\PerfMonitor\PerfMonitorOutput.GCTime.html
JIT Time HTML Report in C:\PerfMonitor\PerfMonitorOutput.jitTime.html
Filtering to process JackCompiler (1372). Started at 1372.000 msec.
Filtering to Time region [0.000, 1391.346] msec
CPU Time HTML report in C:\PerfMonitor\PerfMonitorOutput.cpuTime.html
Filtering to process JackCompiler (1372). Started at 1372.000 msec.
Perf Analysis HTML report in C:\PerfMonitor\PerfMonitorOutput.analyze.html
PerfMonitor processing time: 7.172 secs.
上面的统计结果包括：
- CPU统计，CPU利用率。
- GC统计，GC时间，最大GC堆是4.5MB，内存分配速率最高是1496.1MB/秒，平均GC暂停时间是0.1MS。
- JIT编译统计，159个函数在运行时被JIT编译，共30493个机器字节。
下图表明CPU做的最多的工作是这3个函数：System.String.Concat, JackCompiler.Tokenizer.Advance, 和System.Linq.Enumerable.Contains
84.2%的CPU时间花在了：JackCompiler.Parser.Parse, 调用了ParseClass, ParseSubDecls, ParseSubDecl, ParseSubBody
下图是一些GC事件的细节统计：
PerfView：一个免费工具，可以分析堆的使用。在http://www.microsoft.com/download/en/details.aspx?id=28567 下载。
上面的报告包括了：
- 原始的ETW事件列表。
- CPU在栈上使用时间的分组。
- 镜象加载，硬盘IO，GC使用栈的情况。
- GC统计。
PerfView还可以生成堆的快照。
自定义 ETW Providers：也可以自己开发基于ETW的性能数据统计工具。.NET4.5之前输出ETW数据相当困难，.NET4.5要容易很多了，继承System.Diagnostics.Tracing.EventSource类然后调用 WriteEvent函数就可以输出了。
public class CustomEventSource : EventSource {
public class Keywords {
public const EventKeywords Loop = (EventKeywords)1;
public const EventKeywords Method = (EventKeywords)2;
}
[Event(1, Level = EventLevel.Verbose, Keywords = Keywords.Loop,
Message = "Loop {0} iteration {1}")]
public void LoopIteration(string loopTitle, int iteration) {
WriteEvent(1, loopTitle, iteration);
}
[Event(2, Level = EventLevel.Informational, Keywords = Keywords.Loop,
Message = "Loop {0} done")]
public void LoopDone(string loopTitle) {
WriteEvent(2, loopTitle);
}
[Event(3, Level = EventLevel.Informational, Keywords = Keywords.Method,
Message = "Method {0} done")]
public void MethodDone([CallerMemberName] string methodName = null) {
WriteEvent(3, methodName);
}
}
class Program {
static void Main(string[] args) {
CustomEventSource log = new CustomEventSource();
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
Thread.Sleep(50);
log.LoopIteration("MainLoop", i);
}
log.LoopDone("MainLoop");
Thread.Sleep(100);
log.MethodDone();
}
}
PerfMonitor工具可以自动从程序获得ETW的事件数据：
C:\PerfMonitor > perfmonitor monitorDump Ch02.exe
Starting kernel tracing. Output file: PerfMonitorOutput.kernel.etl
Starting user model tracing. Output file: PerfMonitorOutput.etl
Found Provider CustomEventSource Guid ff6a40d2-5116-5555-675b-4468e821162e
Enabling provider ff6a40d2-5116-5555-675b-4468e821162e level: Verbose keywords:
0xffffffffffffffff
Starting at 4/7/2012 1:44:00 PM
Current Directory C:\PerfMonitor
Executing: Ch02.exe {
} Stopping at 4/7/2012 1:44:01 PM = 0.693 sec
Stopping tracing for sessions 'NT Kernel Logger' and 'PerfMonitorSession'.
Converting C:\PerfMonitor\PerfMonitorOutput.etlx to an XML file.
Output in C:\PerfMonitor\PerfMonitorOutput.dump.xml
PerfMonitor processing time: 1.886 secs.
其实还有一个东西叫做Windows Management Instrumentation (WMI).这里没有提到，它可以获取到系统状态，BIOS固件，等数据。文档见 http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/aa394582.aspx
关于托管调试和性能优化的工具
2014-11-13 22:34 by 周信达, 699 阅读, 0 评论, 收藏, 编辑
最近一个礼拜，一直在看一些调试和性能相关的东西，因为公司的产品主要瓶颈就在这些地方，于是觉得很有必要去了解一下这方面的东西。插个小话题，话说今天.NET官方公布将整个.NET框架开源，这实在是一个重磅消息，几家欢喜几家愁，各路欢笑各路口水。不管如何，自己作为一个陪伴着.NET多年的开发者，还是对它有感情的（好吧有点矫情），不过话说回来，我不知道微软原来闭源是有何种商业目的和战略计划，但是，微软的.NET在背负着不叫好的口水中，在商业上的挫败中，即便如此都是一如既往地投入大量精力在.NET的建设上，包括从半开源一直走到今天的开源，不管怎样，这个态度还是可以的，虽然它来得有点太晚了。况且，.NET程序是到了该改变思维的时候了，额话说的有点多，上正题吧
调试工具篇
- Windows调试工具集（Debugging Tools for Windows）
- 工具集中包含Windbg、NTSD、CDB
- http://msdn.microsoft.com/en-us/windows/hardware/hh852365
- 单独下载地 Debuggers (x86) Debuggers (x64)
- Debugging Tools for Windows MSDN Help
- 功能：主要针对非托管程序的调试
- http://www.cnblogs.com/awpatp/archive/2010/05/30/1747736.html
- Windows调试器扩展（Debugger Extension）
- SOS（.NET版本自带，可以集成到VS中使用）
- SOSEX for .NET
- PssCor4
- CLR Profiler（主要对内存分配情况进行监视和分析）
- PowerDbg
- MDA（Manage Debugger Assistant）
- MDbg.exe（.NET Framework 命令行调试程序）
- .NET Memory Profiler
性能工具篇
- 性能计数器（Performance Counter）
- 系统自带
- CLR Profiler（主要对内存分配情况进行监视和分析）
- Visual Studio自带的性能分析器
- JetBrains dotTrace
- ANTS Performance Profiler
- .NET Memory Profiler
- Event Trace for Windows（ETW）
- Windows Performance Toolkit（WPT）
- PerfMonitor
- PerfView
- Visual Studio Sampling Profiler
- Visual Studio Allocation Profiler
- ANTS Memory Profiler
- SciTech .NET Memory Profiler
- Concurrency Visualizer
- Concurrency Profiler
- I/O Profilers
- BCL PerfMonitor
数据库工具篇
- data access profilers
- database profilers
- SQL Server Profiler
- RedGate ANTS Performance Profiler
- Visual Studio “Tier Interactions” profiling feature
- LINQ to SQL Profiler
- Entity Framework Profiler
- NHibernate Profiler
附：
引用
《Pro .NET Performance Optimize Your C# Application》
《Advanced .NET Debugging》
《Windows高级调试》
结语
调试和性能是混为一体的，通常我们都要深入到程序的内部，尤其是当工程规模较大的时候，往往我们通过简单的Code Review或者简易的Debug难以定位问题，此时我们就要借助于一些工具了，所谓工欲善其事必先利其器。通常我们诊断时基本上关注与类型使用、异常处理、垃圾回收、线程处理、并发处理等等。其实这里面列出的大部分工具我本人都没有使用过，在实践中使用过一部分在平时学习的时候也研究过一小部分，列出来主要是作个记录，方便以后可以翻出来再使用和评测