Windows 7 開發實作：效能計數器與 Windows Performance Toolkit 進階應用

實驗概覽

Windows 7 繼承了 Windows Vista 及更早版本的檢測平台，提供多種機制公開應用程式的診斷資訊，包含：

• Windows 事件追蹤 (ETW)
• Windows 效能計數器
• Windows Management Instrumentation (WMI)
• 事件日誌

分析應用程式效能並善用檢測資訊，是實務上進行故障診斷的關鍵任務。Windows 檢測機制結合 Windows Performance Toolkit，能提供精簡且強大的診斷分析體驗。

學習目標

• 使用 Windows 效能計數器公開應用程式檢測資訊
• 使用 Windows Performance Toolkit 分析應用程式效能

系統需求

• Microsoft Visual Studio 2008
• Windows 7
• Windows 7 SDK
• Microsoft Windows Performance Toolkit

練習 1：使用效能計數器進行檢測

本練習將引導您為現有的檔案複製應用程式加入 Windows 效能計數器，使其能對外公開複製進度資訊，方便程式化存取或遠端監控。

前置準備

請以系統管理員身分啟動 Visual Studio，或確保應用程式以權限提升方式執行（右鍵點擊執行檔選擇「以系統管理員身分執行」），這是效能計數器註冊的必要條件。

任務 1：建立公開效能計數器的類別

1. 開啟 %TrainingKitInstallfolder%\InstrumentationAndPerformance\Ex1-PerfCounters\Begin\Begin.sln，選擇 C# 或 Visual Basic 專案。
2. 在方案總管中右鍵點擊 FileCopier 專案，選擇 加入新項目，新增名為 FileCopyPerformanceCounters 的類別 (C#) 或模組 (VB)。
3. C# 專用： 將類別宣告為 static，確保只需單一執行個體。
4. 在檔案頂端引用 System.Diagnostics 命名空間。
5. 新增公用 Initialize 方法，初始化 PerformanceCounterCategory 與 PerformanceCounter 物件。
6. 建立 CounterCreationDataCollection 執行個體，並加入兩個計數器：
   • Total Files Copied（類型：PerformanceCounterType.NumberOfItems32）
   • % Files Copied（類型：PerformanceCounterType.NumberOfItems32）
7. 使用 PerformanceCounterCategory.Exists 檢查 FileCopier 類別是否存在，若存在則刪除後重建。
8. 呼叫 PerformanceCounterCategory.Create 正式註冊計數器類別與計數器。
9. 在類別中新增兩個私有靜態 PerformanceCounter 欄位：totalFilesCounter、percentDoneCounter，並在 Initialize 中實例化。
10. 在 MainForm 建構函式中呼叫 FileCopyPerformanceCounters.Initialize()。
11. 按 F5 執行應用程式，確認無例外狀況發生（代表計數器註冊成功）。

任務 2：公開診斷資訊

1. 在 FileCopyPerformanceCounters 中新增 UpdateTotalFiles(int) 與 UpdatePercentDone(int) 方法，分別設定對應計數器的 RawValue 屬性。
2. 修改檔案複製迴圈（BtnCopy_Click 或 worker_DoWork），每複製一個檔案即呼叫 UpdateTotalFiles 更新已複製檔案數。
3. 在進度回報事件（ProgressChanged）中呼叫 UpdatePercentDone 更新完成百分比。
4. 執行應用程式，選擇來源與目標資料夾（來源需有檔案、目標為空）。
5. 啟動效能監視器 (perfmon)，在左側選擇 監視工具 > 效能監視器。
6. 點擊工具列綠色「+」按鈕，從 FileCopier 類別中加入 % Files Copied 與 Total Files Copied 計數器，並隱藏預設的 % Processor Time。
7. 回到應用程式點擊「複製」，觀察效能監視器中計數器值隨複製進度即時上升。

練習 2：效能分析

本練習示範如何在不修改程式碼、不使用第三方分析工具的情況下，利用 Windows Performance Toolkit 分析應用程式的 CPU 與 I/O 使用情形。

任務 1：檢測應用程式

1. 啟動練習 1 完成的應用程式（或使用 %TrainingKitInstallfolder%\InstrumentationAndPerformance\Ex1-PerfCounters\End 提供的完整解決方案）。
2. 設定來源與目標資料夾。
3. 以系統管理員身分開啟命令提示字元，切換至 Windows Performance Toolkit 安裝目錄（預設 C:\Program Files\Microsoft Windows Performance Toolkit）。
4. 執行 xperf -on BASE 啟動基本檢測設定檔。
5. 在應用程式中點擊「複製」開始操作。
6. 複製完成後，執行 xperf -d result.etl 產生追蹤檔案。
7. 執行 xperf result.etl 開啟分析介面。
8. 從左側圖表清單勾選 Disk Utilization by Process 與 CPU Sampling by Process。
9. 在各圖表右上角的下拉選單中，僅選取 FileCopier.exe 進程（可從工作管理員取得 PID）。
10. 觀察 CPU 與磁碟使用率，判斷瓶頸所在；以滑鼠右鍵點擊圖表區域可檢視 Summary Table（磁碟存取統計）與 Detail Graph（磁碟磁頭活動細節）。
11. 分析完成後，執行 del result.etl 清理追蹤檔。

總結

本實驗實作了兩項核心技能：

1. 透過 Windows 效能計數器將應用程式內部進度資訊公開，支援程式化存取與遠端監控。
2. 善用 Windows Performance Toolkit 在不修改原始碼的前提下，從外部深入分析應用程式的 CPU、磁碟 I/O 行為，快速定位效能瓶頸。

完整練習解決方案位於 %TrainingKitInstallfolder%\InstrumentationAndPerformance\Ex1-PerfCounters\End 目錄下。