.NET Core 诊断工具实践指南

前言

在软件开发的日常工作中，诊断工具是开发人员不可或缺的助手。从 dotTrace 到 .NET CLI 推出的高效诊断组件（dotnet trace、dotnet sos、dotnet dump），这些工具大大提升了程序调试的效率，让开发人员从更高层次发现问题。

今天，我们尝试动手实现一个简单的诊断工具。目标是在不修改代码和配置的前提下，获取程序运行信息，包括内存、线程、垃圾回收和异常等。我们将使用 Microsoft.Diagnostics.NETCore.Client 这个友好的组件来实现。

初始化项目

首先，我们创建两个 .NET Core 项目：

ConsoleApp：作为我们的诊断程序。

WebAPI：需要对这个 API 项目进行诊断分析。

在 ConsoleApp 中通过 NuGet 引入必要的诊断组件：

Install-Package Microsoft.Diagnostics.NETCore.ClientInstall-Package Microsoft.Diagnostics.Tracing.TraceEvent

获取正在运行的程序列表

在无侵入情况下，我们首先获取运行的 dotnet 程序，包括进程名称和 PID。

修改 ConsoleApp 的 Program.cs：

class Program{    static void Main(string[] args)    {        if (args.Any())        {            switch (args[0])            {                case "ps": PrintProcessStatus(); break;            }        }    }    private static void PrintProcessStatus()    {        var processes = DiagnosticsClient.GetPublishedProcesses()            .Select(Process.GetProcessById)            .Where(process => process != null);        foreach (var process in processes)        {            Console.WriteLine($"ProcessId: {process.Id}");            Console.WriteLine($"ProcessName: {process.ProcessName}");            Console.WriteLine($"StartTime: {process.StartTime}");            Console.WriteLine($"Threads: {process.Threads.Count}");            Console.WriteLine();        }    }}

运行 dotnet run ps 查看正在运行的进程信息。

获取 GC 信息

创建一个 DiagnosticsClient 实例，获取 GC 信息并输出事件名称。

修改 Program.cs：

static void Main(string[] args){    if (args.Any())    {        switch (args[0])        {            case "ps": PrintProcessStatus(); break;            case "runtime": PrintRuntime(int.Parse(args[1])); break;        }    }}private static void PrintRuntime(int processId){    var providers = new List
   
        {        new EventPipeProvider        {            Name = "Microsoft-Windows-DotNETRuntime",            Level = EventLevel.Informational,            Keywords = (long)ClrTraceEventParser.Keywords.GC        }    };    var client = new DiagnosticsClient(processId);    using (var session = client.StartEventPipeSession(providers, false))    {        var source = new EventPipeEventSource(session.EventStream);        source.Clr.All += (TraceEvent obj) =>        {            Console.WriteLine(obj.EventName);        };        try        {            source.Process();        }        catch (Exception e)        {            Console.WriteLine(e.ToString());        }    }}

运行 dotnet run runtime 3832 并通过浏览器或 curl 访问 WebAPI 接口。

获取异常信息

在 WebAPI 中抛出异常，测试诊断工具的捕获能力。

修改 WebAPI 的 Get 方法：

[HttpGet]public IEnumerable
   
     Get(){    try    {        throw new Exception("error");        var rng = new Random();        return Enumerable.Range(1, 5).Select(index =>            new WeatherForecast            {                Date = DateTime.Now.AddDays(index),                TemperatureC = rng.Next(-20, 55),                Summary = Summaries[rng.Next(Summaries.Length)]            }).ToArray();    }    catch (Exception ex)    {        Console.WriteLine(ex.ToString());    }}

在 ConsoleApp 中，修改 PrintRuntime 方法的 Keywords 为 ClrTraceEventParser.Keywords.Exception。

运行 dotnet run runtime 13600 并访问 WebAPI 接口。

生成 dump 文件

使用 DiagnosticsClient 生成 dump 文件，便于后续分析。

修改 Program.cs：

static void Main(string[] args){    if (args.Any())    {        switch (args[0])        {            case "ps": PrintProcessStatus(); break;            case "runtime": PrintRuntime(int.Parse(args[1])); break;            case "dump": Dump(int.Parse(args[1])); break;        }    }}private static void Dump(int processId){    var client = new DiagnosticsClient(processId);    client.WriteDump(DumpType.Normal, @"mydump.dmp", false);}

运行 dotnet run dump 13288 生成 dump 文件。

生成 trace 文件

同样使用 DiagnosticsClient 生成 trace 文件，分析 CPU 函数执行耗时。

修改 Program.cs：

static void Main(string[] args){    if (args.Any())    {        switch (args[0])        {            case "ps": PrintProcessStatus(); break;            case "runtime": PrintRuntime(int.Parse(args[1])); break;            case "dump": Dump(int.Parse(args[1])); break;            case "trace": Trace(int.Parse(args[1])); break;        }    }}private static void Trace(int processId){    var cpuProviders = new List
   
        {        new EventPipeProvider        {            Name = "Microsoft-Windows-DotNETRuntime",            Level = EventLevel.Informational,            Keywords = (long)ClrTraceEventParser.Keywords.Default        },        new EventPipeProvider        {            Name = "Microsoft-DotNETCore-SampleProfiler",            Level = EventLevel.Informational,            Keywords = (long)ClrTraceEventParser.Keywords.None        }    };    var client = new DiagnosticsClient(processId);    using (var traceSession = client.StartEventPipeSession(cpuProviders))    {        Task.Run(async () =>        {            using (FileStream fs = new FileStream(@"mytrace.nettrace", FileMode.Create, FileAccess.Write))            {                await traceSession.EventStream.CopyToAsync(fs);            }        }).Wait(10 * 1000);        traceSession.Stop();    }}

运行 dotnet run trace 13288 生成 trace 文件。

总结

.NET Core CLI 提供了强大的诊断工具，Microsoft.Diagnostics.NETCore.Client 让我们可以从高层次操作 CLR。通过生成 dump 和 trace 文件，我们可以深入分析程序性能和异常。

这只是一个简单的实现示例，实际应用中可以根据需要扩展功能。如有疑问欢迎留言讨论！

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