对 .NET程序2G虚拟地址紧张崩溃 的最后一次反思
一：背景
1. 讲故事
最近接连遇到了几起 2G 虚拟地址紧张 导致的程序崩溃，基本上 90% 都集中在医疗行业，真的很无语，他们用的都是一些上古的 XP，Windows7 x86，我也知道技术人很难也基本无法推动硬件系统和设备的升级，这里蕴含了巨大的人情世故。
写这一篇的目的是想系统化的整理一下如何配置 3G 开关让程序吃到更多的内存，让程序崩溃的不那么频繁一些，以及如何验证是否成功开启！
二：32位操作系统
1. 测试代码
首先大家要有一个理念：就是 32bit系统上跑的程序，默认只能吃到 2G 内存，因为这涉及到公平，用户态吃2G，内核态吃2G，为了方便演示，向一个 List 塞入 5000w 的 string，大概占用 2G 内存，然后把程序跑在 Windows7 32bit 操作系统上。
static void Main(string[] args)
{
var list = new List();
for (int i = 0; i < 50000000; i++)
{
list.Add(i.ToString());
if (i % 10000 == 0) { Console.WriteLine($"i={i}"); }
}
Console.WriteLine("ok");
Console.ReadLine();
}
从图中可以清楚的看到当内存到了631M 的时候就扛不住了，可能有些朋友好奇，为什么才这么点就不行了，这是因为 List 的底层是 2倍 扩容，所以内存大概会涨到 0.63G + 1.2G = 1.83G。
有些朋友可能会问，这不是还没到2G吗？一般来说内存到了 1.2G+ 的时候崩溃风险就会剧增，这个要谨记！
2. 如何解决
刚才也说了，医疗行业现状如此，只能通过人情世故去推动，那这 2G 数据真的无处安放吗？ 这时候就只能启动 3G 开关，那如何启动呢？
- 开启程序级的 Large Address Aware
这个 Large Address Aware 字段俗称大地址，途径就是在 PE 头里打开一个开关，让Windows加载器决定是否给程序打开 3G 的绿色通道。
当然看 PE头 的工具有很多，对于.NET程序个人感觉最好的就是用 DnSpy，它把 File Header 中的 Characteristics 字段具化了，我们选中 Large Address Aware 复选框然后保存，截图如下：
- 开启机器级别 3G 开关
在32bit操作系统上让用户态程序吃到 3G 内存这对操作系统来说是非常谨慎的，毕竟这对内核态是非常不公平的，言外之意就是让出自己的 1G 给用户态，这骚操作可能就会把自己坑惨，谨慎起见需要人工开启机器级别的 3G 开关，命令如下：
bcdedit /set IncreaseUserVa 3072
做了这两步之后，继续让程序跑起来，截图如下：
从图中可以清晰的看到，终于有出息了。
更多操作系统配置，可参考这篇文章：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. 如何验证是否开启了 3G
这确实是一个好问题，最简单的方式就是用!address 观察下地址空间。
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
0:000> ? bfff0000/0x100000
Evaluate expression: 3071 = 00000bff
上面卦中的 bfff0000 转换过来就是 3G，如果你看到的是这个值，那就恭喜你啦！
如果有朋友想问如何验证 dump程序是否开启了大地址，这个可以用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 字样就表示你开启成功啦！
三：64位操作系统
1. 如何吃更多内存
在 x64系统上就方便多了, 只需要做第一步开启 Large Address Aware 即可，毕竟 x64系统 的虚拟地址空间不要太充足，在 48根地址总线上就是2的48次方，所以开启大地址后，会给 x32 程序4G的寻址空间，即 2 的 32 次方。
接下来直接把刚才的 ConsoleApp4.exe 程序从 Windows7 x86 搬迁到 Windows 10 x64 系统上，然后用 windbg 附加运行, 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，你程序的内存寻址空间扩展到了 4G 。
三：总结
本篇说了这么多，其实都是一些不得已而为之的事情，很心酸，这世上很多东西不是靠技术就能解决的，更需要靠人情事故！