了解ASP.NET底层架构（转）

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了解ASP.NET底层架构

进入底层

这篇文章以非常底层的视角讲述了Web请求（request）在ASP.NET框架中是如何流转的,从Web服务器,通过ISAPI直到请求处理器(handler)和你的代码.看看在幕后都发生了些什么,不要再把ASP.NET看成一个黑盒了.

ASP.NET是一个非常强大的构建Web应用的平台,它提供了极大的灵活性和能力以致于可以用它来构建所有类型的Web应用.绝大多数的人只熟悉高层的框架如WebForms和WebServices-这些都在ASP.NET层次结构在最高层.在这篇文章中我将会讨论ASP.NET的底层机制并解释请求(request)是怎么从Web服务器传送到ASP.NET运行时然后如何通过ASP.NET管道来处理请求.

对我而言了解平台的内幕通常会带来满足感和舒适感,深入了解也能帮助我写出更好的应用.知道可以使用哪些工具以及他们是怎样作为整个复杂框架的一部分来互相配合的可以更容易地找出最好的解决方案,更重要的是可以在出现问题时更好的解决它们.这篇文章的目标是从系统级别了解ASP.NET并帮助理解请求(request)是如何在ASP.NET的处理管道中流转的.同样,我们会了解核心引擎和Web请求如何在那里结束.这些信息大部分并不是你在日常工作时必须了解的,但是它对于理解ASP.NET架构如何把请求路由到你的代码(通常是非常高层的)中是非常有益的.

不管怎么样,ASP.NET从更低的层次上提供了更多的灵活性.HTTP运行时和请求管道在构建WebForms和WebServices上提供了同样的能力-它们事实上都是建立在.NET托管代码上的.而且所有这些同样的功能对你也是可用的,你可用决定你是否需要建立一个比WebForms稍低一点层次的定制的平台.

WebForms显然是最简单的构建绝大多数Web接口的方法,不过如果你是在建立自定义的内容处理器(handler),或者有在处理输入输出内容上有特殊的要求,或者你需要为另外的应用建立一个定制的应用程序服务接口,使用这些更低级的处理器(handler)或者模块(module)能提供更好的性能并能对实际请求处理提供更多的控制.在WebForms和WebServices这些高层实现提供它们那些能力的同时,它们也对请求增加了一些额外负担,这些都是在更底层可以避免的.

ASP.NET是什么

让我们以一个简单的定义开始:什么是ASP.NET?我喜欢这样定义ASP.NET:

ASP.NET是一个复杂的使用托管代码来从头到尾处理Web请求的引擎.

它并不只是WebForms和WebServies…

ASP.NET是一个请求处理引擎.它接收一个发送过来的请求,把它传给内部的管道直到终点,作为一个开发人员的你可以在这里附加一些代码来处理请求.这个引擎是和HTTP/Web服务器完全分隔的.事实上,HTTP运行时是一个组件,使你可以摆脱IIS或者任何其他的服务器程序,将你自己的程序寄宿在内.例如,你可以将ASP.NET运行时寄宿在一个Windows form程序中(查看http://www.west-wind.com/presentations/aspnetruntime/aspnetruntime.asp可以得到更加详细的信息)

运行时提供了一个复杂但同时非常优雅的在管道中路由请求的机制.其中有很多相关的对象,大多数都是可扩展的(通过继承或者事件接口),在几乎所有的处理流程上都是如此.所以这个框架具有高度可扩展性.通过这个机制,挂接到非常底层的接口(比如缓存,认证和授权)都变得可能了.你甚至可以在预处理或者处理后过滤内容,也可以简单的将符合特殊标记的请求直接路由你的代码或者另一个URL上.存在着许多不同的方法来完成同一件事,但是所有这些方法都是可以简单直接地实现的,同时还提供了灵活性,可以得到最好的性能和开发的简单性.

整个ASP.NET引擎是完全建立在托管代码上的,所有的扩展功能也是通过托管代码扩展来提供的

整个ASP.NET引擎是完全建立在托管代码上的,所有的扩展功能也是通过托管代码扩展来提供的.这是对.NET框架具有构建复杂而且高效的框架的能力的最好的证明.ASP.NET最令人印象深刻的地方是深思熟虑的设计,使得框架非常的容易使用,又能提供挂接到请求处理的几乎所有部分的能力.

通过ASP.NET你可以从事从前属于ISAPI扩展和IIS过滤器领域的任务-有一些限制,但是比起ASP来说是好多了.ISAPI是一个底层的Win32风格的API,有着非常粗劣的接口而且难以用来开发复杂的程序.因为ISAPI非常底层,所以它非常的快,但是对于应用级的开发者来说是十分难以管理的.所以,ISAPI通常用来提供桥接的接口,来对其他应用或者平台进行转交.但是这并不意味者ISAPI将消亡.事实上,ASP.NET在微软的平台上就是通过ISAPI扩展来和IIS进行交互的,这个扩展寄宿着.NET运行时和ASP.NET运行时.ISAPI提供了核心的接口,ASP.NET使用非托管的ISAPI代码通过这个接口来从Web服务器获取请求,并发送响应回客户端.ISAPI提供的内容可以通过通用对象(例如HttpRequest和HttpResponse)来获取,这些对象通过一个定义良好并有很好访问性的接口来暴露非托管数据.

从浏览器到ASP.NET

让我们从一个典型的ASP.NET Web请求的生命周期的起点开始.当用户输入一个URL,点击了一个超链接或者提交了一个HTML表单(form)(一个POST请求,相对于前两者在一般意义上都是GET请求).或者一个客户端程序可能调用了一个基于ASP.NET的WebService(同样由ASP.NET来处理).在Web服务器端,IIS5或6,获得这个请求.在最底层,ASP.NET和IIS通过ISAPI扩展进行交互.在ASP.NET环境中这个请求通常被路由到一个扩展名为.aspx的页面上,但是这个流程是怎么工作的完全依赖于处理特定扩展名的HTTP Handler是怎么实现的.在IIS中.aspx通过’应用程序扩展’(又称为脚本映射)被映射到ASP.NET的ISAPI扩展DLL-aspnet_isapi.dll.每一个请求都需要通过一个被注册到aspnet_isapi.dll的扩展名来触发ASP.NET(来处理这个请求).

依赖于扩展名ASP.NET将请求路由到一个合适的处理器(handler)上,这个处理器负责获取这个请求.例如,WebService的.asmx扩展名不会将请求路由到磁盘上的一个页面,而是一个由特殊属性(Attribute)标记为WebService的类上.许多其他处理器和ASP.NET一起被安装,当然你也可以自定义处理器.所有这些HttpHandler在IIS中被配置为指向ASP.NET ISAPI扩展,并在web.config(译著:ASP.NET中自带的handler是在machine.config中配置的,当然可以在web.config中覆盖配置)被配置来将请求路由到指定的HTTP Handler上.每个handler都是一个处理特殊扩展的.NET类,可以从一个简单的只包含几行代码的Hello World类,到非常复杂的handler如ASP.NET的页面或者WebService的handler.当前,只要了解ASP.NET的映射机制是使用扩展名来从ISAPI接收请求并将其路由到处理这个请求的handler上就可以了.

对在IIS中自定义Web请求处理来说,ISAPI是第一个也是最高效的入口

ISAPI连接

ISAPI是底层的非托管Win32 API.ISAPI定义的接口非常简单并且是为性能做了优化的.它们是非常底层的-处理指针和函数指针表来进行回调-但是它们提供了最底层和面向效率的接口,使开发者和工具提供商可以用它来挂接到IIS上.因为ISAPI非常底层所以它并不适合来开发应用级的代码,而且ISAPI倾向于主要被用于桥接接口,向上层工具提供应用服务器类型的功能.例如,ASP和ASP.NET都是建立在ISAPI上的,Cold Fusion,运行在IIS上的多数Perl,PHP以及JSP实现,很多第三方解决方案(如我的Wisual FoxPro的Web连接框架)都是如此.ISAPI是一个杰出的工具,可以为上层应用提供高效的管道接口,这样上层应用可以抽象出ISAPI提供的信息.在ASP和ASP.NET中,将ISAPI接口提供的信息抽象成了类型Request和Response这样的对象,通过它们来读取ISAPI请求中对应的信息.将ISAPI想像成管道.对ASP.NET来说,ISAPI dll是非常的”瘦”的,只是作为一个路由机制来将原始的请求转发到ASP.NET运行时.所有那些沉重的负担和处理,甚至请求线程的管理都发生在ASP.NET引擎内部和你的代码中.

作为协议,ISAPI同时支持ISAPI扩展和ISAPI过滤器(Filter).扩展是一个请求处理接口,提供了处理Web服务器的输入输出的逻辑-它本质上是一个处理(事物?)接口.ASP和ASP.NET都被实现为ISAPI扩展.ISAPI过滤器是挂接接口,提供了查看进入IIS的每一个请求的能力,并能修改请求的内容或者改变功能型的行为,例如认证等.顺便提一下,ASP.NET通过了两种概念映射了类似ISAPI的功能:Http Handler类似扩展,Http Module类似过滤器.我们将在后面详细讨论它们.

ISAPI是开始一个ASP.NET请求的最初的入口.ASP.NET映射了好几个扩展名到它的ISAPI扩展,此扩展位于.NET框架的目录下:

<.NET FrameworkDir>\aspnet_isapi.dll

你可以在IIS服务管理界面上看到这些映射,如图1.查看网站根目录的属性中的主目录配置页,然后查看配置|映射.

图1:IIS映射了多种扩展名如.ASPX到ASP.NET的ISAPI扩展.通过这个机制请求会在Web服务器这一层被路由到ASP.NET的处理管道.

由于.NET需要它们中的一部分,你不应该设置手动这些扩展名.使用aspnet_regiis.exe这个工具来确保所有的映射都被正确的设置了:

cd <.NetFrameworkDirectory>

aspnet_regiis – i

这个命令将为整个Web站点注册特定版本的ASP.NET运行时,包括脚本 (扩展名) 映射和客户端脚本库(包括进行控件验证的代码等).注意它注册的是<.NetFrameworkDirectory>中安装的特定版本的CLR(如1.1,2.0).aspnet_regiis的选项令您可以对不同的虚拟目录进行配置.每个版本的.NET框架都有自己不同版本的aspnet_regiis工具,你需要运行对应版本的aspnet_regiis来为web站点或者虚拟目录来配置指定版本的.NET框架.从ASP.NET2.0开始提供了ASP.NET配置页面,可以通过这个页面在IIS管理控制台来交互的配置.NET版本.

IIS6通配符应用程序映射

如果你有一个ASP.NET应用程序需要处理虚拟目录的(或者是整个Web站点,如果配置为根目录的话)每一个请求,IIS6引入了新的称为通配符应用程序映射的概念.一个映射到通配符的ISAPI扩展在每个请求到来时都会被触发,而不管扩增名是什么.这意味着每个页面都会通过这个扩展来处理.这是一个强大的功能,你可以用这个机制来创建虚拟Url和不使用文件名的unix风格的URL.然而,使用这个设置的时候要注意,因为它会把所有的东西都传给你的应用,包括静态htm文件,图片,样式表等等.

IIS 5 和6以不同的方式工作

当一个请求来到时,IIS检查脚本映射(扩展名映射)然后把请求路由到aspnet_isapi.dll.这个DLL的操作和请求如何进入ASP.NET运行时在IIS5和6中是不同的.图2显示了这个流程的一个粗略概览.

在IIS5中,aspnet_isapi.dll直接寄宿在inetinfo.exe进程中,如果你设置了Web站点或虚拟目录的隔离度为中或高,则会寄宿在IIS单独的(被隔离的)工作进程中.当第一个ASP.NET请求来到,DLL(aspnet_isapi.dll)会开始另一个新进程aspnet_wp.exe并将请求路由到这个进程中来进行处理.这个进程依次加载并寄宿.NET运行时.每个转发到ISAPI DLL的请求都会通过命名管道调用被路由到这个进程来.