ASP.NET Core 性能最佳做法（上）

2022-03-22 16:28:05 浏览数 (1)

【.NET】| 作者/Mike Rousos

本文来自Microsoft Docs官方文档，提供了ASP.NET Core性能最佳做法的准则。

1充分利用缓存

缓存在本文档的多个部分中进行了讨论。有关详细信息，请参阅 ASP.NET Core 中的响应缓存。

参考：https://docs.microsoft.com/zh-cn/aspnet/core/performance/performance-best-practices?view=aspnetcore-6.0

2了解热代码路径

在本文档中，热代码路径定义为经常调用并形成大量执行时间的代码路径。热代码路径通常会限制应用横向扩展和性能，在本文档的多个部分中进行了讨论。

3避免阻塞调用

ASP.NET Core 应用应设计为可同时处理许多请求。异步 API 允许较小线程池处理数千个并发请求，无需等待阻塞调用。线程可以处理另一个请求，而不是等待长时间运行的同步任务完成。

ASP.NET Core 应用中的一个常见性能问题是阻塞可以异步进行的调用。许多同步阻塞调用都会导致线程池饥饿和响应时间降低。

禁止行为：

  • 通过调用 Task.Wait 或 Task<TResult>.Result 阻止异步执行。
  • 获取常见代码路径中的锁。当构建为并行运行代码时，ASP.NET Core 应用的性能最高。
  • 调用 Task.Run 并立即等待。ASP.NET Core 已经在普通线程池线程上运行应用代码，因此调用 Task.Run 只会导致不必要的额外线程池计划。即使计划的代码会阻止某个线程，Task.Run 也不会阻止该线程。

建议做法：

  • 使热代码路径成为异步。
  • 如果有异步 API 可用，则异步调用数据访问、I/O 和长时间运行的操作 API。 不要使用 来异步同步 API。
  • 使控制器/Razor Page 操作成为异步。为了获益于 async/await 模式，整个调用堆栈都是异步的。

探查器（例如 PerfView）可用于查找频繁添加到线程池中的线程。 Microsoft-Windows-DotNETRuntime/ThreadPoolWorkerThread/Start 事件指示添加到线程池的线程。

4跨多个较小页面返回大集合

网页不应一次加载大量数据。返回对象集合时，请考虑它是否会导致性能问题。确定设计是否可能会产生以下不良结果：

  • OutOfMemoryException 或占用大量内存
  • 线程池资源不足（请参阅以下有关 IAsyncEnumerable<T> 的注解）
  • 响应时间缓慢
  • 频繁的垃圾回收

请添加分页以缓解以上情形。使用页面大小和页面索引参数时，开发人员应支持返回部分结果的设计。当需要详尽结果时，应使用分页来异步填充结果批次，以避免锁定服务器资源。

有关分页和限制返回的记录数的详细信息，请参阅：

  • 性能注意事项
  • 将分页添加到 ASP.NET Core 应用

5返回IEnumerable<T>或IAsyncEnumerable<T>

从操作返回 IEnumerable<T> 会导致序列化程序同步集合迭代。因此会阻止调用，并且可能会导致线程池资源不足。若要避免同步枚举，请在返回可枚举内容前使用 ToListAsync。

从 ASP.NET Core 3.0 开始，IAsyncEnumerable<T> 可用作异步枚举的 IEnumerable<T> 的替代方法。有关详细信息，请参阅控制器操作返回类型。

6最大程度减少大型对象分配

.NET Core 垃圾回收器在 ASP.NET Core 应用中自动管理内存分配和释放。自动垃圾回收通常意味着开发人员无需担心如何或何时释放内存。但是，清理未引用的对象会占用 CPU 时间，因此开发人员应最大限度减少热代码路径中的对象分配。垃圾回收在大型对象（> 85 K 字节）上成本特别高昂。大型对象存储在大型对象堆上，需要完整（第 2 代）垃圾回收才能清理。与第 0 代和第 1 代回收不同，第 2 代回收需要临时暂停应用执行。频繁分配和取消分配大型对象可能会导致性能不一致。

建议：

  • 请考虑缓存经常使用的大型对象。缓存大型对象会阻止进行成本高昂的分配。
  • 使用 存储大型数组来池缓冲区。
  • 请勿在热代码路径上分配许多生存期较短的大型对象。

可以通过在 PerfView 中查看垃圾回收 (GC) 统计信息并检查以下内容来诊断内存问题（如前面的问题）：

  • 垃圾回收暂停时间。
  • 花费在垃圾回收上的处理器时间百分比。
  • 第 0 代、第 1 代和第 2 代的垃圾回收量。

有关详细信息，请参阅垃圾回收和性能。

参考：https://docs.microsoft.com/zh-CN/dotnet/standard/garbage-collection/performance

7优化数据访问和I/O

与数据存储和其他远程服务的交互通常是 ASP.NET Core 应用的最慢部分。高效读取和写入数据对于良好的性能至关重要。

建议：

  • 请异步调用所有数据访问 API。
  • 请勿检索不需要的数据。编写查询以便仅返回当前 HTTP 请求所需的数据。
  • 如果可接受稍微过时的数据，请考虑缓存从数据库或远程服务检索的经常访问的数据。根据方案使用 MemoryCache 或 DistributedCache。有关详细信息，请参阅 ASP.NET Core 中的响应缓存。
  • 请尽量缩短网络往返。目标是在单个调用而不是多个调用中检索所需数据。
  • 当出于只读目的访问数据时，请在Entity Framework Core中使用无跟踪查询。EF Core可以更有效地返回无跟踪查询的结果。
  • 请筛选和聚合 LINQ 查询（例如使用 、.Select 或 .Sum 语句），以便数据库执行筛选。
  • 请考虑 EF Core 会在客户端上解析一些查询运算符，这可能会导致查询执行效率低下。有关详细信息，请参阅客户端评估性能问题。
  • 请勿对集合使用投影查询，这可能会导致执行“N 1”个 SQL 查询。有关详细信息，请参阅相关子查询优化。

请参阅 EF 高性能，以了解可提高大规模应用性能的方法：

  • DbContext 池
  • 显式编译的查询

建议在提交基本代码之前衡量前面高性能方法的影响。已编译查询的额外复杂性可能无法证明性能改进的合理性。

通过使用 Application Insights 或分析工具查看访问数据所用的时间，可以检测到查询问题。大多数数据库还提供有关频繁执行的查询的统计信息。

8与HttpClientFactory之间的池HTTP连接

虽然 HttpClient 实现了 IDisposable 接口，但它是为重复使用而设计的。关闭的 HttpClient 实例使套接字在短时间内以 TIME_WAIT 状态保持打开。如果经常使用创建和释放 HttpClient 对象的代码路径，则应用可能会耗尽可用的套接字。在 ASP.NET Core 2.1 中引入了 HttpClientFactory，以作为此问题的解决方案。它会处理池 HTTP 连接以优化性能和可靠性。

建议：

  • 请勿直接创建和释放 实例。
  • 请勿使用 HttpClientFactory 检索 实例。有关详细信息，请参阅使用 HttpClientFactory 实现可复原的 HTTP 请求。

9使常用代码路径保持快速

你希望所有代码都可快速执行。经常调用的代码路径是优化的关键。其中包括：

  • 应用请求处理管道中的中间件组件，尤其是在管道中早期运行的中间件。这些组件对性能具有很大影响。
  • 对每个请求都执行或是按请求执行多次的代码。例如，自定义日志记录、授权处理程序或暂时性服务的初始化。

建议：

  • 请勿将自定义中间件组件用于长时间运行的任务。
  • 请使用性能分析工具（例如 Visual Studio 诊断工具或 PerfView）标识热代码路径。

10在HTTP请求外部完成长时间运行任务

对 ASP.NET Core 应用进行的大多数请求可以由调用必要服务并返回 HTTP 响应的控制器或页面模型进行处理。对于涉及长时间运行的任务的一些请求，最好使整个请求-响应过程异步进行。

建议：

  • 在普通 HTTP 请求处理过程中，请勿等待长时间运行的任务完成。
  • 请考虑使用后台服务处理长时间运行的请求，或使用 Azure 函数进行进程外处理。在进程外完成工作对于 CPU 密集型任务尤其有利。
  • 请使用实时通信选项（如 ）以异步方式与客户端通信。

11缩小客户端资产

具有复杂前端的 ASP.NET Core 应用会经常处理许多 JavaScript、CSS 或图像文件。初始加载请求的性能可以通过以下方式得到提高：

  • 捆绑，即将多个文件合并为一个文件。
  • 缩小，即通过删除空格和注释来减小文件的大小。

建议：

  • 请使用捆绑和缩小准则，其中提及了兼容工具，并演示如何使用 ASP.NET Core 的 标记处理 和 Production 环境。
  • 请考虑使用其他第三方工具（如 Webpack）进行复杂客户端资产管理。

12压缩响应

减小响应大小通常可显著提高应用的响应速度。减小有效负载大小的一种方式是压缩应用的响应。有关详细信息，请参阅响应压缩。

参考：https://docs.microsoft.com/zh-cn/aspnet/core/performance/response-compression?view=aspnetcore-6.0

13使用最新ASP.NET Core版本

每个新版本的 ASP.NET Core 都包含性能改进。.NET Core 和 ASP.NET Core 中的优化意味着较新版本的性能通常优于较旧版本。例如，.NET Core 2.1 添加了对已编译正则表达式的支持，可受益于 SpanT>。ASP.NET Core 2.2 添加了对 HTTP/2 的支持。 ASP.NET Core 3.0 添加了许多改进，可减少内存使用量并提高吞吐量。如果性能是优先事项，请考虑升级到当前版本的 ASP.NET Core。

14尽量减少异常

异常应很少出现。相对于其他代码流模式，引发和捕获异常的速度较慢。因此，不应使用异常来控制正常程序流。

建议：

  • 请勿将引发或捕获异常用作正常程序流的一种方法（尤其是在热代码路径中）。
  • 请在应用中包含逻辑，以检测和处理会导致异常的状况。
  • 对于不寻常或意外状况，请引发或捕获异常。

应用诊断工具（如 Application Insights）可帮助识别应用中可能会影响性能的常见异常。

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