.NET9 AOT部署

概念

AOT是Ahead-of-Time的缩写，AOT是将C#程序提前编译为机器代码（通常为平台特定的二进制文件），在应用程序启动之前完成编译过程。

微软官方文档是这样说的

将应用程序发布为本机 AOT 会生成一个自包含的应用程序，并且已提前 （AOT） 编译为本机代码。原生 AOT 应用程序具有更快的启动时间和更小的内存占用。这些应用可以在未安装 .NET 运行时的计算机上运行。

原生 AOT 的优势对于具有大量已部署实例的工作负载（例如云基础设施和超大规模服务）最为明显。.NET 8 添加了对本机 AOT 的 ASP.NET Core 支持。

本机 AOT 部署模型使用预先编译器在发布时将 IL 编译为本机代码。本机 AOT 应用程序在应用程序运行时不使用实时 （JIT） 编译器。本机 AOT 应用程序可以在不允许 JIT 的受限环境中运行。本机 AOT 应用程序以特定的运行时环境为目标，例如 Linux x64 或 Windows x64，就像发布自包含应用程序一样。

C# AOT部署和JIT部署两种不同的编译和部署方式对比

AOT（Ahead-of-Time）部署：

AOT是将C#程序提前编译为机器代码（通常为平台特定的二进制文件），在应用程序启动之前完成编译过程。

优点：

1. 启动速度快：由于已经提前编译成机器代码，应用程序可以直接执行，减少了启动时的编译延迟。
2. 内存占用低：不需要在运行时为JIT编译分配额外内存，避免了JIT编译过程中可能的内存开销。
3. 跨平台支持：AOT编译后，可以生成特定平台的本地代码，能够更好地支持跨平台部署。
4. 安全性：由于所有的代码已经提前编译为机器代码，JIT编译的潜在安全风险（如代码注入等）较少。
5. 性能稳定：AOT编译会优化代码，尤其适用于性能要求严格的场景，能够提供更稳定的执行性能。

缺点：

1. 编译时间长：AOT需要在部署前进行编译，可能导致部署的时间较长。
2. 平台依赖：AOT编译会生成特定平台的机器码，因此跨平台部署需要针对每个平台生成不同版本的代码。
3. 灵活性较低：JIT可以根据运行时的环境和数据进行动态优化，而AOT在编译时就决定了优化策略，缺乏运行时调整的灵活性。

JIT（Just-in-Time）部署：

JIT是在应用程序运行时将中间语言（IL）编译为机器代码，编译过程是动态发生的。

优点：

1. 快速开发：JIT编译能够即时将中间语言编译为本地代码，因此可以更灵活地进行开发和调试。
2. 跨平台支持：通过运行时环境（如.NET Core或Mono），JIT可以支持多平台的代码编译，而不需要为每个平台单独编译。
3. 运行时优化：JIT可以根据应用程序的运行环境和具体数据动态生成优化的机器代码，可能会实现更高的性能，尤其是在具有不同负载的应用场景下。
4. 更高的灵活性：JIT可以在运行时处理平台和硬件特性，为应用程序生成最合适的代码。

缺点：

1. 启动时间慢：JIT编译需要在运行时将代码编译为机器代码，因此启动速度较慢，特别是在初次运行时。
2. 额外内存开销：JIT编译需要在内存中保存编译生成的机器代码，这可能导致内存占用较高。
3. 性能波动：由于JIT编译是在运行时进行的，可能导致执行过程中存在性能波动，尤其是在复杂的代码路径上。

总结：

• AOT部署适用于需要快速启动、内存占用较低、性能要求稳定的场景，例如嵌入式设备或资源受限的应用。它的主要缺点是编译时间较长以及缺乏运行时优化的灵活性。
• JIT部署适用于需要较高灵活性、支持多平台和快速开发的场景，它能动态优化性能，但启动时间较长，并可能带来额外的内存开销。

选择AOT还是JIT部署，需要根据具体的应用场景、性能需求、开发周期和平台要求来权衡。

实操

创建一个解决方案，创建两个控制台项目，一个启用AOT，一个不启用
未启用AOT的csproj文件内容

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">

  <PropertyGroup>
    <OutputType>Exe</OutputType>
    <TargetFramework>net9.0</TargetFramework>
    <ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings>
    <Nullable>enable</Nullable>
  </PropertyGroup>

</Project>

启用AOT的csproj文件内容

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">

  <PropertyGroup>
    <OutputType>Exe</OutputType>
    <TargetFramework>net9.0</TargetFramework>
    <ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings>
    <Nullable>enable</Nullable>
    <PublishAot>true</PublishAot>
    <InvariantGlobalization>true</InvariantGlobalization>
  </PropertyGroup>

</Project>

通过对比可以发现就这个配置 <PublishAot>true</PublishAot>启用AOT

参考官方文档:

https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/core/deploying/native-aot/?tabs=windows%2Cnet8

AOT部署一般要在csproj增加如下配置

 <PublishAot>true</PublishAot>
 <IsAotCompatible>true</IsAotCompatible>
 <StripSymbols>false</StripSymbols>
 <PlatformTarget>x64</PlatformTarget>

• <PublishAot>true</PublishAot> 此属性在发布期间启用本机 AOT 编译
• <IsAotCompatible>true</IsAotCompatible> 该属性用于指示库是否与本机 AOT 兼容
• <StripSymbols>false</StripSymbols> 调试文件对于在调试器下运行应用程序或检查故障转储是必需的。在类 Unix 平台上，将该属性设置为在本机二进制文件中包含调试信息。包含调试信息会使本机二进制文件更大
• <PlatformTarget>x64</PlatformTarget> 目标平台内容是AnyCPU、x86、x64、ARM32、ARM64，一般选择x64/AnyCPU即可，其它平台看场景

发布到Win系统的AOT

发布命令参考：

https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/core/deploying/ready-to-run

https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/core/tools/dotnet-publish

1.直接使用VS进行发布

2.使用dotnet命令

使用cmd进入到在csproj文件夹目录，执行dotnet命令
dotnet publish -c Release -r win-x64 -p:PublishReadyToRun=true

发布到Liunx系统的AOT

如果直接在VS 2022上发布到Liunx的AOT部署会报下面错误
Cross-OS native compilation is not supported.

1、在 os-linux-ubuntu-2204 上安装 .NET SDK 或 .NET 运行时

使用包管理器安装

参考文档：

https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/core/install/linux-ubuntu-install?tabs=dotnet9&pivots=os-linux-ubuntu-2204

添加存储库

sudo add-apt-repository ppa:dotnet/backports

安装SDK

sudo apt-get update && \
  sudo apt-get install -y dotnet-sdk-9.0

安装运行时

#ASP.NET Core 运行时
sudo apt-get update && \
  sudo apt-get install -y aspnetcore-runtime-9.0

#.NET 运行时
sudo apt-get install -y dotnet-runtime-9.0

使用脚本安装

参考文档
https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/core/install/linux-scripted-manual#scripted-install

# 通过 wget 下载脚本
wget https://dot.net/v1/dotnet-install.sh -O dotnet-install.sh

#可执行文件运行的权限
chmod +x ./dotnet-install.sh

此脚本默认安装最新的长期支持 (LTS) SDK 版本，即 .NET 8。 若要安装最新版本（可能不是 (LTS) 版本），请使用 --version latest 参数。

./dotnet-install.sh --version latest
# 若要安装 .NET 运行时而非 SDK，请使用 --runtime 参数。
./dotnet-install.sh --version latest --runtime aspnetcore
# 可以通过 --channel 参数更改特定主要版本来指示特定版本。 以下命令安装 .NET 9.0 SDK。
./dotnet-install.sh --channel 9.0

手动安装

参考文档：
https://blog.csdn.net/qq_36437991/article/details/120389823

下载SDK/runtime地址：https://dotnet.microsoft.com/zh-cn/download/dotnet/9.0

这里下载的是dotnet-sdk-9.0.102-linux-x64.tar.gz

# 创建文件夹
sudo mkdir -p /usr/dotnet/9.0.102
# 解压文件
sudo tar xzf dotnet-sdk-9.0.102-linux-x64.tar.gz -C /usr/dotnet/9.0.102/
# 使用vim修改/etc/profile文件/或者使用SSH更改文件
sudo vim /etc/profile

# 在/etc/profile文件下增加下面内容
export DOTNET_HOME=/usr/dotnet/9.0.102
export PATH=${DOTNET_HOME}:$PATH
# 重新加载系统级别的环境配置文件
source /etc/profile

2、检查安装.NET的版本

参考文档：
https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/core/install/how-to-detect-installed-versions?pivots=os-linux

# 查看版本
dotnet --version
# 检查 SDK 版本
dotnet --list-sdks
# 检查运行时版本
dotnet --list-runtimes

3、 安装C++编译工具

参考文档：

https://blog.darkthread.net/blog/publish-native-aot-on-linux/
https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/core/deploying/native-aot/?tabs=linux-ubuntu%2Cnet9plus

sudo apt-get install clang zlib1g-dev

4、把解决方案代码上传到Linux系统某个文件夹上并转到要发布的项目csproj文件所在目录上

5、执行dotnet命令发布

dotnet publish -c Release -r linux-x64 --self-contained /p:PublishAot=true