• ASP.NET拾遗:Http 请求处理流程


    本文将分析从浏览器中输本文的网址点击回车开始到服务器将html代码返回并显示在浏览器这个过程中IIS和ASP.NET是如何处理请求(requests)的。

    用户通在浏览器的地址栏中输入http://wuji.cnblogs.com/,然后点击回车,HTTP请求会被发送到博客园的服务器,服务器上的IIS组建依赖名为HTTP.sys的内置驱动程序来监听外部的HTTP请求,在操作系统启动的时候,IIS首先在HTTP.SYS中注册自己的虚拟路径。当HTTP.SYS监听到用户的HTTP请求后,将其分发给W3SVC。W3SVC解析出请求的URL,并根据从Metabase获取的URL与Web应用之间的映射关系得到目标应用,并进一步得到目标应用运行的应用程序池或者工作进程。如果工作进程不存在(尚未创建或者被回收),则为该请求创建新的工作进程,工作进程的这种创建方式被称为请求式创建。在工作进程的初始化过程中,相应的ISAPI.dll被加载,对于ASP.NET应用来说,被加载的ISAPI.dll为Aspnet_ispai.dll。ASP.NET ISAPI再负责进行CLR的加载、AppDomain创建、Web Application的初始化等。

    以IIS 6.0为例,在工作进程w3wp.exe中,利用Aspnet_ispai.dll加载.NET运行时(如果.NET运行时尚未加载)。IIS 6引入了应用程序池的概念,一个工作进程对应着一个应用程序池。一个应用程序池可以承载一个或者多个Web应用,每个Web应用映射到一个IIS虚拟目录。与IIS 5.x一样,每一个Web应用运行在各自的应用程序域中。

    如果HTTP.SYS接收到的HTTP请求是对该Web应用的第一次访问,当成功加载了运行时后,会通过AppDomainFactory为该Web应用创建一个应用程序域(AppDomain)。随后,一个特殊的运行时IsapiRuntime被加载。IsapiRuntime定义在程序集System.Web中,对应的命名空间为System.Web.Hosting。IsapiRuntime会接管该HTTP请求。

    IsapiRuntime会首先创建一个IsapiWorkerRequest对象,用于封装当前的HTTP请求,并将该IsapiWorkerRequest对象传递给ASP.NET运行时:HttpRuntime,从此时起,HTTP请求正式进入了ASP.NET管道。根据IsapiWorkerRequest对象,HttpRuntime会创建用于表示当前HTTP请求的上下文(Context)对象:HttpContext。

    随着HttpContext被成功创建,HttpRuntime会利用HttpApplicationFactory创建新的或者获取现有的HttpApplication对象。实际上,ASP.NET维护着一个HttpApplication对象池,HttpApplicationFactory从池中选取可用的HttpApplication用户处理HTTP请求,处理完毕后将其释放到对象池中。HttpApplicationFactory负责处理当前的HTTP请求。

    在HttpApplication初始化过程中,会根据配置文件加载并初始化相应的HttpModule对象。对于HttpApplication来说,在它处理HTTP请求的不同的阶段会触发不同的事件(Event),而HttpModule的意义在于通过注册HttpApplication的相应的事件,将所需的操作注入整个HTTP请求的处理流程。ASP.NET的很多功能,比如身份验证、授权、缓存等,都是通过相应的HttpModule实现的。

    而最终完成对HTTP请求的处理实现在另一个重要的对象中:HttpHandler。对于不同的资源类型,具有不同的HttpHandler。比如.aspx页对应的HttpHandler为System.Web.UI.Page,WCF的.svc文件对应的HttpHandler为System.ServiceModel.Activation.HttpHandler。上面整个处理流程如下面两幅图所示。

    HttpApplication1

    04

    名词解释:

    1、AppDomain

    表示应用程序域,它是一个应用程序在其中执行的独立环境。应用程序域(由 AppDomain 对象表示)为执行托管代码提供隔离、卸载和安全边界。

    2、HttpApplication

    HttpApplication是整个ASP.NET基础架构的核心,它负责处理分发给它的HTTP请求。由于一个HttpApplication对象在某个时刻只能处理一个请求,只有完成对某个请求的处理后,HttpApplication才能用于后续的请求的处理。所以,ASP.NET采用对象池的机制来创建或者获取HttpApplication对象。具体来讲,当第一个请求抵达的时候,ASP.NET会一次创建多个HttpApplication对象,并将其置于池中,选择其中一个对象来处理该请求。当处理完毕,HttpApplication不会被回收,而是释放到池中。对于后续的请求,空闲的HttpApplication对象会从池中取出,如果池中所有的HttpApplication对象都处于繁忙的状态,ASP.NET会创建新的HttpApplication对象。

    3、HttpModule

    从功能上讲,HttpModule之于ASP.NET,就好比ISAPI Filter之于IIS一样。IIS将接收到的请求分发给相应的ISAPI Extension之前,注册的ISAPI Filter会先截获该请求。ISAPI Filter可以获取甚至修改请求的内容,完成一些额外的功能。与之相似地,当请求转入ASP.NET管道后,最终负责处理该请求的是与请求资源类型相匹配的HttpHandler对象,但是在Handler正式工作之前,ASP.NET会先加载并初始化所有配置的HttpModule对象。HttpModule在初始化的过程中,会将一些功能注册到HttpApplication相应的事件中,那么在HttpApplication整个请求处理生命周期中的某个阶段,相应的事件会被触发,通过HttpModule注册的事件处理程序也得以执行。

    所有的HttpModule都实现了IHttpModule接口。

    4、HttpHandler

    如果说HttpModule相当于IIS的ISAPI Filter的话,我们可以说HttpHandler则相当于IIS的ISAPI Extension,HttpHandler在ASP.NET中扮演请求的最终处理者的角色。对于不同资源类型的请求,ASP.NET会加载不同的Handler来处理,也就是说.aspx page与.asmx web service对应的Handler是不同的。

    所有的HttpHandler都实现了接口IHttpHandler。

    5、ISAPI

    ISAPI是Internet服务器API(Internet Server Application Programming Interface)的缩写,是一套本地的(Native)Win32 API,具有较高的执行性能,是IIS和其他动态Web应用或者平台之间的纽带。比如ASP ISAPI桥接IIS与ASP,而ASP.NET ISAPI则连接着IIS与ASP.NET。ISPAI定义在一个Dll中,ASP.NET ISAPI对应的Dll为Aspnet_isapi.dll,你可以在目录“%windir%\Microsoft.NET\Framework\{version no}\”中找到该Dll。

    ISAPI支持ISAPI扩展(ISAPI Extension)和ISAPI筛选(ISAPI Filter),前者是真正处理HTTP请求的接口,后者则可以在HTTP请求真正被处理之前查看、修改、转发或者拒绝请求,比如IIS可以利用ISAPI筛选进行请求的验证(Authentication)。

    如果我们请求的是一个基于ASP.NET的资源类型,比如:.aspx Web Page、 .asmx Web Service或者.svc WCF Service等,Aspnet_isapi.dll会被加载,ASP.NET ISAPI扩展会创建ASP.NET的工作进程(如果该进程尚未启动),对于IIS 5.x来说,该工作进程为aspnet.exe。IIS进程与工作进程之间通过命名管道(Named Pipes)进程通信,以获得最好的性能。

    6、HTTP.SYS

    http.sys 全称是HTTP Protocol Stack,中文名称是HTTP协议栈,它是一个位于Win2003和WinXP SP2中的操作系统核心组件,能够让任何应用程序通过它提供的接口,以http协议进行信息通讯。HTTP.SYS运行在Windows的内核模式(Kernel Mode)下,作为驱动程序而存在。它是Windows 2003的TCP/IP网络子系统的一部分,从结构上,它属于TCP之上的一个网络驱动程序。严格地说,HTTP.SYS已经不属于IIS的范畴了,所以HTTP.SYS的配置信息并不保存在IIS的元数据库(Metabase),而是定义在注册表中。HTTP.SYS的注册表项位于下面的路径中:HKEY_LOCAL_MACHINE/SYSTEM/CurrentControlSet/Services/HTTP。HTTP.SYS能够带来如下的好处:

    • 持续监听:由于HTTP.SYS是一个网络驱动程序,始终处于运行状态,对于用户的HTTP请求,能够及时作出反应;
    • 更好的稳定性:HTTP.SYS运行在操作系统内核模式下,并不执行任何用户代码,所以其本身不会受到Web应用、工作进程和IIS进程的影响;
    • 内核模式下数据缓存:如果某个资源被频繁请求,HTTP.SYS会把响应的内容进行缓存,缓存的内容可以直接响应后续的请求。由于这是基于内核模式的缓存,不存在内核模式和用户模式的切换,响应速度将得到极大的改进。

    7、用户模式和内核模式

    为了避免用户应用程序访问或者修改关键的操作系统数据,windows提供了两种处理器访问模式:用户模式(User Mode)和内核模式(Kernel Mode)。一般地,用户程序运行在User mode下,而操作系统代码运行在Kernel Mode下。Kernel Mode的代码允许访问所有系统内存和所有CPU指令。

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