.NET 6+环境下F#计算进程心跳缓慢与卡顿问题求助

我有一个运行计算密集型算法的F# .NET进程，因组合特性计算量可达数十亿次。为缩短执行时间，使用Async.Parallel（最大并行度为核心数）|> Async.RunSynchronously实现并行计算。进程可正常终止且结果正确，但日志中多次出现如下警告：

As of "07/26/2023 22:36:09 +00:00", the heartbeat has been running for "00:04:34.0765437" which is longer than "00:00:01". This could be caused by thread pool starvation. # {"EventId": {"Id": 22, "Name": "HeartbeatSlow"}, "SourceContext": "Microsoft.AspNetCore.Server.Kestrel"}

出现该警告时，进程会卡顿数秒至10分钟不等，之后恢复运行。请问该问题的原因是什么，如何解决？

原因分析 #

• 线程池饥饿：Async.Parallel默认使用.NET线程池线程执行异步任务。当你用等于核心数的并行度跑计算密集型任务时，这些线程会被长时间占用（计算任务无IO等待，不会主动让出线程），导致线程池没有空闲线程处理Kestrel心跳检测、请求调度等关键后台任务。Kestrel心跳线程无法及时执行，触发超时警告，同时进程因线程池资源被占满出现卡顿。
• 同步阻塞主线程：Async.RunSynchronously会阻塞调用线程（如果是ASP.NET Core请求线程，问题更严重），进一步加剧线程池资源紧张，导致后台任务排队等待时间过长。

解决方案 #

• 用专用线程执行计算任务：
  • 创建计算任务时指定TaskCreationOptions.LongRunning，让.NET为计算任务分配非线程池的专用线程，避免占用线程池资源。F#中可通过async { ... } |> Async.StartAsTask(TaskCreationOptions.LongRunning)实现，或直接使用Task.Factory.StartNew(..., TaskCreationOptions.LongRunning)。
• 调整线程池最小线程数：
  • 在程序启动时通过ThreadPool.SetMinThreads增加线程池最小工作线程数，让线程池能快速补充新线程处理后台任务。示例：ThreadPool.SetMinThreads(Environment.ProcessorCount * 2, Environment.ProcessorCount * 2)（可根据实际情况调整数值）。
• 避免阻塞请求线程：
  • 如果是在ASP.NET Core环境中执行计算任务，不要用Async.RunSynchronously阻塞请求线程，改用await Async.StartAsTask()异步等待，让请求线程及时返回线程池供其他任务使用。
• 拆分大计算任务：
  • 将数十亿次的计算拆分为更小批次，每个批次执行完成后插入短暂的Async.Sleep(1)或Task.Delay(1)，主动让出线程给线程池后台任务，避免长时间占用线程资源。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Franco Tiveron