.NET Core 配置對GC工作模式與內存的影響是什么

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引出問題: Asp.net core應用在 Kubernetes上內存使用率過高問題分析

在默認情況下，ASP.NET Core程序跑在K8s的Docker中內存使用率>=600MB，導致Docker容器頻繁重啟。并探討并做了將ASP.NET Core項目配置System.GC.Server設置為False后，內存小于<=150MB的實驗。

主要講下什么是System.GC.Server，還有GC的二種模式。

對GC工作模式的分類:   .NET Core 兩種GC模式:

    
  
  
  
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Server GC / Workstation GC

Server GC :

主要應用于多處理器系統，并且作為ASP.NET Core宿主的默認配置。它會為每個處理器都創建一個GC Heap,并且會并行執行回收操作。該模式的GC可以最大化吞吐量和較好的收縮性。這種模式的特點是初始分配的內存較大，并且盡可能不回收內存,進行回收用時會很耗時,并進行內存碎片整理工作。

Workstation GC :

主要應用于單處理器系統，Workstation GC盡可能地通過減少垃圾回收過程中程序的暫停次數來提高性能。低負載且不常在后臺（如服務）執行任務的應用程序，可以在禁用并發垃圾回收的情況下使用工作站垃圾回收。特點是會頻繁回收，來阻止一次較長時間的回收。

Concurrent GC 工作方式 :

是一種GC的工作方式,如果你是單處理器的機器，那么即便配置了Concurrent選項為True，也不會生效。Server GC 和Workstation GC都可以開啟Concurrent GC，在GC回收的過程中大部分時間用戶線程可以并發運行。但只能影響到2代對象GC的過程，因為0代1代的時間太短了。

ASP.NET Core Project GC配置:

ASP.NET CORE項目中，通過System.GC.Server配置進行GC模式設置,創建項目默認的GC模式是: System.GC.Server : true (Server GC Concurrent Mode) 每CPU分配GC ；System.GC.Server : false (Workstation GC Concurrent mode),且Concurrent=1。

GC 內存分配原則：

GC heap用于保存0、1、2代的對象時，需要向系統申請時的基本單位是Segment，系統會分配指定值大小的Segment用于存儲對象，這些值會隨著程序的實際執行情況，由GC動態調整。正是由于有Segment的概念所以回出現內存碎片的問題，所以GC在垃圾回收過程中會進行內存整理，以減少內存碎片提高內存使用率。

Segment的大小取決于系統是32位還是64位，以及它正在運行的垃圾收集器的類型，下表列出了分配時系統所使用的默認值：

Segment包括第2代對象，第2代對象會在內存允許的情況盡可能多的申請到內存，并使用多個段進行內存存儲。
從GC中釋放的內存量僅限于Segment的大小，但由于Segment采用動態大小進行了分配，這就使得釋放后的大量內存占位導致內存使用率低下，前面也說過了，為了解決這個問題GC要對內存碎片進行整理，并中斷所有線程的處理。

.NET Core GC的幾種配置模式：

Concurrent & Workstation GC

    
  
  
  
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<ServerGarbageCollection>false</ServerGarbageCollection>
<ConcurrentGarbageCollection>true</ConcurrentGarbageCollection>

特點:在吞吐量和相應速度上尋找平衡點, GC Heap數量為1，GC threads在分配空間的線程,GC線程優先權和工作線程具有相同的優先權，工作線程（非GC線程）會因為GC工作過程中短暫多次掛起。

Background & Workstation GC

    
  
  
  
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<ServerGarbageCollection>false</ServerGarbageCollection>
<ConcurrentGarbageCollection>false</ConcurrentGarbageCollection>

特點:最大化吞吐量并優化gen2 GC性能, GC Heap數量為1，background GC線程與工作線程有相同優先級，但都低于前臺GC線程 ，工作線程（非GC線程）會因為GC工作過程中短暫多次掛起，較并發性能更加（針對Gen2的）。

Concurrent & Server GC

    
  
  
  
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<ServerGarbageCollection>true</ServerGarbageCollection>
<ConcurrentGarbageCollection>true</ConcurrentGarbageCollection>

特點:多處理器機器上使用多線程處理相同類型的請求以便最大化服務程序吞吐量, GC Heap數量為每處理器1個，每個處理器都有一個專職的GC線程,GC線程擁有最高線程的優先級，工作線程（非GC線程）會因為GC工作過程中會被掛起。

Background & Server GC

    
  
  
  
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<ServerGarbageCollection>true</ServerGarbageCollection>
<ConcurrentGarbageCollection>false</ConcurrentGarbageCollection>

特點:在Concurrent & Server GC基礎上優化gen2 GC性能, GC Heap數量為每處理器1個，每個處理器都有一個專職的GC background線程,background GC線程與工作線程有相同優先級，但都低于前臺GC線程，工作線程（非GC線程）會因為GC工作過程中短暫多次掛起，較并發性能更加（針對Gen2的）
ephemeral generation的前臺GC工作時會掛起其他所有線程。

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