雲智慧透視寶.NET代碼性能監控實作原理

一、. NET平台及現狀

1、.NET

.NET架構是一個多語言元件開發和執行環境，它提供了一個跨語言的統一程式設計環境，多語言包括：C#、VB、C++(CLI)、J#等。

.NET為建立HTML頁面提供了一種程式設計模型，稱為ASP.NET，在ASP.NET的程式設計模型裡也有多種程式設計模型：如MVC、WebAPI、WebForm等。

.Net架構模型圖

這張圖基本描述了.NET的平台架構。

2、平台及開源（不得不說的痛）

基于.NET 2015之前版本編寫的應用程式隻能運作在Windows 平台上，如果想移值到Linux上則隻能依賴開源架構（Mono）且需要重新編譯。

而按照微軟在2015年Build大會上釋出的.NET開發路線圖，在5.0 及之後版本基于.NET Core 編寫的應用程式将可以直接實作跨平台部署和運作，不再需要重新編譯。

5.0的正式版本會在2016春季正式釋出，目前已經釋出到Beta 7（2015年9月2日釋出），這個版本的重要意義在于它第一次實作了.NET程式不依賴于Mono即可在Mac和Linux上運作。

微軟已将.NET平台下除Form之外的Core開源（在JAVA開源8年後，微軟終于邁出了艱難的一步，但要走的路還很長）

上圖是微軟對.NET平台的全新建構。

3、基本概念

CLR（Common Language Runtime，通用語言運作時）

和Java虛拟機一樣它是.NET應用程式的運作時環境，它負責程式的資源管理（記憶體配置設定和垃圾收集等等），并保證應用和底層作業系統之間必要的分離。

MSIL（Microsoft Intermediate Language，微軟中間語言）

IL是微軟.NET平台上衍生出來的一門中間語言，.NET平台上各種進階語言（如C#，VB，F#）的編譯器會将各自的文字表述方式轉化為IL。各種不同的文字形式最終被統一到了IL的表述方式，包含了.NET平台上的各種元素，如“範型”，“類”、、“接口”、“子產品”、“屬性”等等。

JIT（Just In Time，即時編譯）

使用進階語言編寫的應用被編譯為IL後，JIT編譯器會将IL編譯為本地指令并執行，進而最大限度的實作了平台無關性。

.NET平台架構具備天然的跨平台優勢，但微軟卻把它打造成了windows平台獨享的版本，還好的是他現在邁出了開源和跨平台的第一步。

二、透視寶之.NET應用性能監控實作及原理

1、基本原理

.NET 應用程式編譯後會被編譯為IL，它們通常會被打包為字尾名為“.dll”的檔案，即動态連結庫，這些檔案裡包含了應用程式中繼資料、IL及程式連結資訊等，JIT負責編譯這些DLL中的IL語言，将它們轉換成機器可執行的機器碼。

在JIT第一次編譯IL之前，我們的 .NET Agent 會攔截并改寫這些IL并注入探針，攔截方法執行，抓去程式運作堆棧，收集應用程式上下文資料（包括SQL等任何想要的資料）。

2、.NET Profiling Agent 的實作

透視寶 .NET Agent 由兩部分組成：

（1）、探針注入核心元件

它是一個使用 C++ 語言編寫的元件。理論上可以附加到任何想要攔截的.NET應用運作時環境裡（包括ASP.NET、.NET桌面應用程式及Service、甚至 Windows Phone 的移動應用裡）,它負責IL改寫且隻會在任何方法被JIT前執行一次，一旦執行完成，将不會再執行。

探針注入核心元件要求高效、穩定、安全，因為任何對IL的改寫出錯和操作失誤，都會導緻整個應用程式崩潰。

（2）、探針

探針是一組方法，主要完成上下文資料收集，包括堆棧、SQL、API等透視寶關注的資料。

這是.NET Profiling Agent 實作的原理圖，圖中綠色的部分即為.NET Profiling Agent存在的兩個層面。

（3）、舉例（我們依然從不變的Hello world! 程式開始）

源程式：

編譯後：

Instrumented IL：

三、安裝及部署

透視寶.NET Profiling Agent 遵循Smart Agent元件的标準開發規範，配置和安裝也非常簡單，隻需要執行一個.bat檔案即可，且不受應用及機器重新開機的影響，隻要安裝後它便會一直存在。

這是.NET Agent的安裝生命周期流程圖，圖中深藍色的部分是需要手動幹預的部分，其它都自動完成。

以上是雲智慧透視寶.NET代碼監控的實作原理和部署方法，除此之外透視寶還支援PHP、Java、Python等主流Web語言的監控，在單次請求追蹤中提供針對代碼執行情況的詳細追蹤，包括：檢視執行最慢的10個元素，包括元素執行次數、持續時長和占用時長百分比；檢視HTTP請求參數，包括請求的響應狀态、連結頁面、具體的請求參數及傳回結果；檢視代碼執行堆棧的詳細樹狀資訊，包括每個方法的計算時間、總耗時和被調用的次數，您能直接看到特殊辨別的最慢方法；檢視涉及SQL語句的總耗時排序，包括SQL執行總耗時、執行次數和具體的查詢語句等。

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