对 .NET程序2G虚拟地址紧张崩溃 的最后一次反思
一：背景
1. 講故事
最近接連遇到了幾起 2G 虛擬地址緊張 導致的程序崩潰，基本上 90% 都集中在醫療行業，真的很無語，他們用的都是一些上古的 XP，Windows7 x86，我也知道技術人很難也基本無法推動硬件系統和設備的升級，這里蘊含了巨大的人情世故。
寫這一篇的目的是想系統化的整理一下如何配置 3G 開關讓程序吃到更多的內存，讓程序崩潰的不那么頻繁一些，以及如何驗證是否成功開啟！
二：32位操作系統
1. 測試代碼
首先大家要有一個理念：就是 32bit系統上跑的程序，默認只能吃到 2G 內存，因為這涉及到公平，用戶態吃2G，內核態吃2G，為了方便演示，向一個 List 塞入 5000w 的 string，大概占用 2G 內存，然后把程序跑在 Windows7 32bit 操作系統上。
static void Main(string[] args)
{
var list = new List<string>();
for (int i = 0; i < 50000000; i++)
{
list.Add(i.ToString());
if (i % 10000 == 0) { Console.WriteLine($"i={i}"); }
}
Console.WriteLine("ok");
Console.ReadLine();
}
從圖中可以清楚的看到當內存到了631M 的時候就扛不住了，可能有些朋友好奇，為什么才這么點就不行了，這是因為 List 的底層是 2倍 擴容，所以內存大概會漲到 0.63G + 1.2G = 1.83G。
有些朋友可能會問，這不是還沒到2G嗎？一般來說內存到了 1.2G+ 的時候崩潰風險就會劇增，這個要謹記！
2. 如何解決
剛才也說了，醫療行業現狀如此，只能通過人情世故去推動，那這 2G 數據真的無處安放嗎？ 這時候就只能啟動 3G 開關，那如何啟動呢？
- 開啟程序級的 Large Address Aware
這個 Large Address Aware 字段俗稱大地址，途徑就是在 PE 頭里打開一個開關，讓Windows加載器決定是否給程序打開 3G 的綠色通道。
當然看 PE頭 的工具有很多，對于.NET程序個人感覺最好的就是用 DnSpy，它把 File Header 中的 Characteristics 字段具化了，我們選中 Large Address Aware 復選框然后保存，截圖如下：
- 開啟機器級別 3G 開關
在32bit操作系統上讓用戶態程序吃到 3G 內存這對操作系統來說是非常謹慎的，畢竟這對內核態是非常不公平的，言外之意就是讓出自己的 1G 給用戶態，這騷操作可能就會把自己坑慘，謹慎起見需要人工開啟機器級別的 3G 開關，命令如下：
bcdedit /set IncreaseUserVa 3072
做了這兩步之后，繼續讓程序跑起來，截圖如下：
從圖中可以清晰的看到，終于有出息了。
更多操作系統配置，可參考這篇文章：https://www.autodesk.com.cn/support/technical/article/caas/sfdcarticles/sfdcarticles/CHS/How-to-enable-a-3GB-switch-on-Windows-Vista-Windows-7-or-Windows-XP-s.html?v=2018
3. 如何驗證是否開啟了 3G
這確實是一個好問題，最簡單的方式就是用!address 觀察下地址空間。
0:000> !address
BaseAddr EndAddr+1 RgnSize Type State Protect Usage
-----------------------------------------------------------------------------------------------
...
+ bffde000 bffdf000 1000 MEM_PRIVATE MEM_COMMIT PAGE_READWRITE TEB [~0; aa4.fb8]
+ bffdf000 bffe0000 1000 MEM_PRIVATE MEM_COMMIT PAGE_READWRITE PEB [aa4]
+ bffe0000 bfff0000 10000 MEM_PRIVATE MEM_RESERVE PAGE_NOACCESS <unknown>
0:000> ? bfff0000/0x100000
Evaluate expression: 3071 = 00000bff
上面卦中的 bfff0000 轉換過來就是 3G，如果你看到的是這個值，那就恭喜你啦！
如果有朋友想問如何驗證 dump程序是否開啟了大地址，這個可以用windbg提供的 !dh 命令。
0:000> lm
start end module name
001e0000 001e8000 ConsoleApp4 C (pdb symbols) D:\code\MyApplication\ConsoleApp4\obj\x86\Debug\ConsoleApp4.pdb
66dd0000 678c8000 mscorlib_ni (deferred)
678d0000 67e61000 mscorwks (deferred)
6c7a0000 6c83b000 msvcr80 (deferred)
...
0:000> !dh ConsoleApp4
File Type: EXECUTABLE IMAGE
FILE HEADER VALUES
14C machine (i386)
3 number of sections
EDB20AC7 time date stamp
0 file pointer to symbol table
0 number of symbols
E0 size of optional header
122 characteristics
Executable
App can handle >2gb addresses
32 bit word machine
如果看到上面卦中的 App can handle >2gb addresses 字樣就表示你開啟成功啦！
三：64位操作系統
1. 如何吃更多內存
在 x64系統上就方便多了, 只需要做第一步開啟 Large Address Aware 即可，畢竟 x64系統 的虛擬地址空間不要太充足，在 48根地址總線上就是2的48次方，所以開啟大地址后，會給 x32 程序4G的尋址空間，即 2 的 32 次方。
接下來直接把剛才的 ConsoleApp4.exe 程序從 Windows7 x86 搬遷到 Windows 10 x64 系統上，然后用 windbg 附加運行, 跑完后使用 !address 查看。
0:007> !address
BaseAddr EndAddr+1 RgnSize Type State Protect Usage
-----------------------------------------------------------------------------------------------
+ 0 c60000 c60000 MEM_FREE PAGE_NOACCESS Free
...
+ ff671000 ff680000 f000 MEM_FREE PAGE_NOACCESS Free
+ ff680000 ff6b3000 33000 MEM_MAPPED MEM_COMMIT PAGE_READONLY Other [NLS Tables]
+ ff6b3000 ffff0000 93d000 MEM_FREE PAGE_NOACCESS Free
0:007> ? ffff0000 /0x100000
Evaluate expression: 4095 = 00000fff
如果在你的卦中也看到了上面的 ffff0000 ，那就恭喜你，你程序的內存尋址空間擴展到了 4G 。
三：總結
本篇說了這么多，其實都是一些不得已而為之的事情，很心酸，這世上很多東西不是靠技術就能解決的，更需要靠人情事故！
總結
以上是生活随笔為你收集整理的对 .NET程序2G虚拟地址紧张崩溃 的最后一次反思的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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