.NET Core 配置GC工作模式与内存的影响

.NET Core

原文：https://blog.markvincze.com/troubleshooting-high-memory-usage-with-asp-net-core-on-kubernetes/
译文：https://www.csharpkit.com/2017-11-13_50283.html

对GC工作模式的分类

.NET Core 两种GC模式:

Server GC / Workstation GC
Server GC :

主要应用于多处理器系统，并且作为ASP.NET Core宿主的默认配置。它会为每个处理器都创建一个GC Heap,并且会并行执行回收操作。该模式的GC可以最大化吞吐量和较好的收缩性。这种模式的特点是初始分配的内存较大，并且尽可能不回收内存,进行回收用时会很耗时,并进行内存碎片整理工作。

Workstation GC :

主要应用于单处理器系统，Workstation GC尽可能地通过减少垃圾回收过程中程序的暂停次数来提高性能。低负载且不常在后台（如服务）执行任务的应用程序，可以在禁用并发垃圾回收的情况下使用工作站垃圾回收。特点是会频繁回收，来阻止一次较长时间的回收。

Concurrent GC 工作方式 :

是一种GC的工作方式,如果你是单处理器的机器，那么即便配置了Concurrent选项为True，也不会生效。Server GC 和Workstation GC都可以开启Concurrent GC，在GC回收的过程中大部分时间用户线程可以并发运行。但只能影响到2代对象GC的过程，因为0代1代的时间太短了。

ASP.NET Core Project GC配置:

ASP.NET CORE项目中，通过System.GC.Server配置进行GC模式设置,创建项目默认的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 内存分配原则：

GC heap用于保存0、1、2代的对象时，需要向系统申请时的基本单位是Segment，系统会分配指定值大小的Segment用于存储对象，这些值会随着程序的实际执行情况，由GC动态调整。正是由于有Segment的概念所以回出现内存碎片的问题，所以GC在垃圾回收过程中会进行内存整理，以减少内存碎片提高内存使用率。

    Segment的大小取决于系统是32位还是64位，以及它正在运行的垃圾收集器的类型，下表列出了分配时系统所使用的默认值：

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Segment包括第2代对象，第2代对象会在内存允许的情况尽可能多的申请到内存，并使用多个段进行内存存储。

从GC中释放的内存量仅限于Segment的大小，但由于Segment采用动态大小进行了分配，这就使得释放后的大量内存占位导致内存使用率低下，前面也说过了，为了解决这个问题GC要对内存碎片进行整理，并中断所有线程的处理。

.NET Core GC的几种配置模式：

Concurrent & Workstation GC

<ServerGarbageCollection>false</ServerGarbageCollection>

<ConcurrentGarbageCollection>true</ConcurrentGarbageCollection>

特点:在吞吐量和相应速度上寻找平衡点, GC Heap数量为1，GC threads在分配空间的线程,GC线程优先权和工作线程具有相同的优先权，工作线程（非GC线程）会因为GC工作过程中短暂多次挂起。
Background & Workstation GC

<ServerGarbageCollection>false</ServerGarbageCollection>

<ConcurrentGarbageCollection>false</ConcurrentGarbageCollection>

特点:最大化吞吐量并优化gen2 GC性能, GC Heap数量为1，background GC线程与工作线程有相同优先级，但都低于前台GC线程，工作线程（非GC线程）会因为GC工作过程中短暂多次挂起，较并发性能更加（针对Gen2的）。
Concurrent & Server GC

<ServerGarbageCollection>true</ServerGarbageCollection>

<ConcurrentGarbageCollection>true</ConcurrentGarbageCollection>

Background & Server GC

<ServerGarbageCollection>true</ServerGarbageCollection>

<ConcurrentGarbageCollection>false</ConcurrentGarbageCollection>

特点:在Concurrent & Server GC基础上优化gen2 GC性能, GC Heap数量为每处理器1个，每个处理器都有一个专职的GC background线程,background GC线程与工作线程有相同优先级，但都低于前台GC线程，工作线程（非GC线程）会因为GC工作过程中短暂多次挂起，较并发性能更加（针对Gen2的）
ephemeral generation的前台GC工作时会挂起其他所有线程。

GC几种模式的分析 (参考资料):

https://blogs.msdn.microsoft.com/seteplia/2017/01/05/understanding-different-gc-modes-with-concurrency-visualizer/
https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/standard/garbage-collection/fundamentals
https://github.com/aspnet/Home/issues/2056