第十九章 排查和调试Web程序 之 防止和排查运行时问题

1. 概述

　　常见的几种运行时问题包括 错误数据、慢于预期的响应、未知行为 或者 未处理的异常。

　　Visual Studio 提供了 排查、跟踪 和 日志 等工具 来帮助排查系统的问题。有些情况还需要插入诊断代码。

　　本章内容包括：排查性能、安全问题和运行时错误， 实现跟踪、日志(包括使用attributes) 和 调试(包括 IntelliTrace)，使用代码契约来加强条件验证，启用和配置健康监视。

2. 主要内容

　　2.1 排查性能问题、安全问题和运行时错误

　　　　性能问题会让用户有挫败感

　　　　安全问题可能会导致一切的问题，包括内部和外部的，如果用户的数据受到安全威胁的话。

　　　　运行时错误会影响所有，包括 表现、安全 和 生成不正确的数据。

　　　　2.1.1 使用性能向导(Performance Wizard)

　　　　　　VS2012提供的性能向导，是一个性能分析工具。

　　　　　　包含 CPU sampling、Instrumentation、.NET memory allocation (sampling) 和 Resource contention data (concurrency)。

　　　　　　

　　　　　　CPU sampling: 是一种轻量级的监测，更多的用于初始检查，提供进一步系统检查的方向。

　　　　　　Instrumentation：方法调用的计数和时间。是一种更加侵入性的过程，性能工具会添加监测代码到组件中。

　　　　　　.NET memory allocation (sampling): 监测内存分配。分析每一个对象从被创建到被回收的过程。

　　　　　　Resource contention data (con-currency)：用于多线程程序。提供线程交互信息以及线程与系统交互的信息。

　　　　2.1.2 使用 Visual Studio Profiler

　　　　　　Visual Studio 提供了一个 Profiler，提供了对系统中调用操作的完成跟踪信息。

　　　　　　相对于性能监测工具对性能的关注，Visual Studio Profiler 主要监测活动并且记录它们。这种详细的数据，可以用来做更深入的分析。　　

　　　　　　

　　　　　　这个图标展示了每秒钟Cpu的使用情况。

　　　　2.1.3 使用 性能监测器(Performance Monitor)

　　　　　　性能监测器是 Windows Server 提供的工具，可用于在生产环境监测程序。

　　　　　　

　　2.2 排查安全问题

　　　　一般来说，安全问题都与 身份验证 和 授权访问 有关。

　　　　身份验证问题，需要考虑验证问题的范围，是 所有用户、特定的一个用户 还是 一组用户。

　　　　授权访问问题，也是类似的思路。根据范围确定问题可能发生的原因。

　　2.3 实现 跟踪、日志 以及 调试

　　　　跟踪 是一种 可以在程序运行时进行分析的技术。 .net內建了对跟踪的支持。

 Trace.WriteIf(someValueIsTrue, “Message”).

　　　　日志 是记录信息的过程。NLog 和 log4net 是两种常用的开源日志工具。

　　　　可以使用try-catch手动处理 调试、错误 和 跟踪信息，也可以通过使用 HandleErrorAttribute 来自动处理。

　　　　 HandleErrorAttribute 可用于 actions, controllers, 或者 globally。

[HandleError(ExceptionType=typeof(System.IOException),View="FileError")]

　　　　

protected override void OnException(ExceptionContext exceptionContext)
{
    if (exceptionContext.IsChildAction)
    {
        //we don't want to display the error screen if it is a child action,
        base.OnException(exceptionContext);
        return;
    } 
 
    // log the exception in your configured logger
    Logger.Log(exceptionContext.Exception); 
 
    //handle when the app is not configured to use the custom error path
    if (!exceptionContext.HttpContext.IsCustomErrorEnabled)
    {
        exceptionContext.ExceptionHandled = true;
        this.View("ErrorManager").ExecuteResult(this.ControllerContext);
    }
}

　　2.4 使用代码契约来加强条件验证

　　　　代码契约在.net4.0中引入，允许开发者在程序中加入限制条件。包括三种类型：

　　　　a. Preconditions 方法执行前，验证输入的条件。

　　　　b. Invariants 方法执行过程中，防止出现非法的状态。

　　　　c. Postconditions 方法完成时，检查要输出的结果。

　　　　使用代码契约需要一种不同的方式去管理异常处理流程。

internal Article GetArticle(int id)
{
    System.Diagnostics.Contracts.Contract.Requires(id > );
    // some work here
}

　　　　Invariant检查用于确保类中不会出现非法的状态。

[ContractInvariantMethod]
protected void ManageInvariant()
{
    System.Diagnostics.Contract.Invariant(this.Id < );
}

　　　　Postconditions

internal Article GetArticle(int id)
{
    System.Diagnostics.Contracts.Contract.Requires(id > );
    System.Diagnostics.Contracts.Contract.Ensures(
            Contract.Results<Article>() != null);
    // some work here
}

　　　　还可以用其他方式处理违反合约的情况，可以通过注册 Contract.ContractFailed 事件，来添加自定义的处理逻辑。

　　2.5 启用和配置健康监视

　　　　健康监视(Health monitoring) 是ASP.NET中的子系统，是为了处理各种web事件的日志记录而设计的。比如 应用程序生命周期事件、安全事件 和 程序错误。

　　　　健康监视(Health monitoring) 的好处包括：

　　　　a. ASP.NET平台內建，访问性高于其他第三方组件。

　　　　b. 遵从MS framework的标准，可以通过配置添加到程序中。

　　　　c. 支持多种日志源(Microsoft SQL Server, the Windows Event Log, email)以及多种日志文件格式。

　　　　通知配置，每种日志事件都可以被以不同的方式处理。

<healthMonitoring>
    <bufferModes>
        <add name="Critical Notification" maxBufferSize="100" maxFlushSize="20"
            urgentFlushThreshold="1" regularFlushInterval="Infinite"
            urgentFlushInterval="00:01:00" maxBufferThreads="1" />
        <add name="Logging" maxBufferSize="1000" maxFlushSize="200"
            urgentFlushThreshold="800" regularFlushInterval="00:30:00"
            urgentFlushInterval="00:05:00" maxBufferThreads="1" />
    </bufferModes>
    <providers>
        <add name="EventLogProvider"
            type="System.Web.Management.EventLogWebEventProvider, System.Web" />
    </providers>
 <profiles>
        <add name="Default" minInstances="1" maxLimit="Infinite"
            minInterval="00:01:00" custom="" />
        <add name="Critical" minInstances="1" maxLimit="Infinite"
            minInterval="00:00:00" custom="" />
    </profiles>
    <rules>
        <add name="All Errors Default" eventName="All Events"
               provider="EventLogProvider" profile="Default" minInstances="1"
               maxLimit="Infinite" minInterval="00:01:00" custom="" />
        <add name="Failure Audits Default" eventName="App Lifetime Events"
               provider="EventLogProvider" profile="Default" minInstances="1"
               maxLimit="Infinite" minInterval="00:01:00" custom="" />
    </rules>
    <eventMappings>
        <add name="All Events" type="System.Web.Management.WebBaseEvent,System.Web"
            startEventCode="0" endEventCode="2147483647" />
        <add name="Heartbeats" startEventCode="0" endEventCode="2147483647"
            type="System.Web.Management.WebHeartbeatEvent,System.Web" />
        <add name="App Lifetime Events" startEventCode="0" endEventCode="2147483647"
            type="System.Web.Management.WebApplicationLifetimeEvent" />
    </eventMappings>
</healthMonitoring>

　　　　　　<bufferModes>节点用来定义事件被阻塞的时间长度。

　　　　　　<providers> 提供了一组参数，可以设置 最小和最大实例数 等。

　　　　　　<rules>节点 在 provider 和 event 之间创建关联。

　　　　　　<eventMappings>节点 显示了程序映射的三种方式 all events, heartbeats, 和 application lifetime events。

3. 总结

　　1) ASP.NET MVC 目的就是让用户去完成一系列的工作任务。程序设计应该使任务简化。程序性能是用户体验的一个核心组成部分，会在多个方面影响用户体验。

　　2) 排查性能问题是使得程序更加健壮的核心。Visual Studio 提供的性能向导可以在  CPU, memory, 和 resource/threading 方面收集相关信息。根据这些信息，可以去排查程序可能存在的逻辑问题，比如 方法被调用太多次 等。

　　3) Windows系统提供的性能监测工具，也可以在多个方面提供运行程序的相关信息。

　　4) System.Diagnostics 下的 Tracing，可以记录信息到一个或多个 TraceListeners。需要的话，还可以创建自定义的TraceListener。

　　5) Logging是用来捕捉程序信息的。可以使用第三方组件 NLog 或 log4net，或者使用System.Diagnostics命名空间来捕获和记录信息。

　　6) 代码契约 是 用来 强化方法定义 和 发布内部条件验证 的一种方式。这些条件包括 preconditions、invariant 和  postconditions。

　　7) Health monitoring是ASP.NET中的一个系统，用来 跟踪程序中的各种事件。通过配置文件来配置。