Beginner’s Guide: How IIS Process ASP.NET Request

IIS是如何处理ASP.NET请求的

发表于2015/3/5 11:12:30  2327人阅读

分类： ASP.NET Http

　英文原文：Beginner’s Guide: How IIS Process ASP.NET Request

　　前言

　　每次服务器接受到请求，都要先经IIS处理。这不是一篇描述ASP.NE生命周期的文章，仅仅是关于IIS操作的。在我们开始之前，先了解这些会有助于对全文的理解，同时欢迎反馈和建议。

　　什么是Web Server?

　　每当我们通过VS运行ASP.NET网站时，VS集成的ASP.NET引擎会响应各种请求，这个引擎的名字叫“WebDev.WebServer.exe”。

　　当我们配置一个Web程序时，总会涉及到一个词“Web Server”，它的功能便是会响应所有请求。

　　什么是IIS？

　　IIS（Internet Information Server）是微软Web Server的一种，用来配置ASP.NET站点。IIS拥有自己的ASP.NET处理引擎来处理请求，因此，当一个请求到达时，IIS接收并处理请求，然后返回内容。

　　请求处理过程

　　现在，你应能搞清楚Web Server和IIS的区别。现在我们来看一下核心部分。在继续之前，你需要搞清两个概念：

　　1、工作进程（Worker Process）

　　2、应用程序池（Application Pool）

　　工作进程：在IIS中，工作进程（w3wp.exe）运行着ASP.NET应用程序，管理并响应所有的请求，ASP.NET所有的功能都运行在工作进程下，当请求到来时，工作进程会生成Request和Response相关的信息。简而言之，工作进程就是ASP.NET程序的心脏。

　　应用程序池：应用程序池是工作进程的容器，通常用来隔开不同配置的工作进程。当一个程序出错或进程资源回收时，其他池中的程序不会受到影响。

　　注：当一个应用程序池包含多个工作进程时，被叫做“Web Garden”。

　　如果我们看一下IIS 6.0的结构，就会发现，可以把它分成两部分：

　　1、内核模块（Kernel Mode）

　　2、用户模块（User Mode）

　　内核模式是从IIS 6.0被引入的，它包含了一个叫HTTP.SYS的文件，每当请求进来时，会首先触发该文件的响应。

　　HTTP.SYS文件负责把请求传入相应的应用程序池中。但HTTP.SYS如何知道应传给哪个应用程序池呢？当然不是随机抽取，每当创建一个应用程序池，该池的ID就会生成并在HTTP.SYS文件中注册，因此该文件才能确定将请求往哪传。

　　以上便是IIS处理请求的第一步。接着，我们来看一下请求如何从HTTP.SYS传入应用程序池。

　　在IIS的用户模块中，通过Web Admin Services (WAS)从HTTP.SYS接收请求，并传入相应的应用程序池中。

　　当应用程序池接收到请求，会接着传给工作进程（w3wp.exe），该进程检查来请求的URL后缀以确定加载哪个ISAPI扩展。ASP.NET加载时会附带自己的ISAPI扩展（aspnet_isapi.dll），以便在IIS中映射。

　　注意：如果先安装了asp.net，然后再安装IIS，就需要通过aspnet_regiis命令来注册ASP.NET中的ISAPI扩展。

　　一旦工作进程加载了aspnet_isapi.dll, 就会构造一个HttpRuntime类，该类是应用程序的入口，通过ProcessRequest方法处理请求。

　　一旦这个方法被调用，一个HttpContext的实例就产生了。可通过HTTPContent.Current获取到这个实例，且该实例会在整个生命周期中存活，我们通过它可以获取到一些常用对象，如Request，Response，Session 等。

　　之后HttpRuntime会通过HttpApplicationFactory类加载一个HttpApplication对象。每一次请求都要穿过一堆HttpModule到达HttpHandler，以便被响应。而这些HttpModule就被配置在HttpApplication中。

　　有一个概念叫“Http管道”，被叫做管道是因为它包含了一系列的HttpModule，这些HttpModule拦截请求并将其导向相应的HttpHandler。我们也可自定义HttpModule，以便在请求响应之间做点特别的处理。

　　HttpHandler是“Http管道”的终点。所有请求穿过HttpModule需抵达相应的HttpHandler，然后HttpHandler根据请求资源，产生并输出内容。也正因此，我们请求任何aspx页面才会得到响应的Html内容。

　　结语

　　每当请求Web服务器上的某些信息时，该请求首先会到达Http.SYS, 然后Http.SYS将其发送到相应的应用程序池，应用程序池传给工作进程并加载ISAPI扩展，然后HttpRuntime对象会被创建，并通过HttpModule和HttpHandler处理请求。

　　最后，ASP.NET页面生命周期就开始了。

　　这只是大致描述IIS处理过程的文章，如果你想进一步了解相应细节，请点击下面链接来进一步学习。

　　A low-level Look at the ASP.NET Architecture

　　IIS Architecture

　　本文翻译自：Beginner’s Guide: How IIS Process ASP.NET Request

　　译后小注：

　　1、如果在IIS配置完站点却看不到“w3wp.exe”进程，只要用浏览器打开该站其中一个页面，“w3wp.exe”进程就会出现了。

　　2、为节省时间，直接引用了原图，英文差的，小查一下字典应该没啥问题。

Http请求处理流程概述

思考“为什么在地址栏输入www.tracefact.net就可以看到张子阳的个人空间？”，类似于思考“为什么苹果是往地上掉不是往天上飘？”。对于普通访问者来说，这就像每天太阳东边升起西边落下一样是理所当然的；对于很多程序员来说，认为这个与己无关，不过是系统管理员或者网管员的责任。毕竟，IIS是 Windows 的一个组件，又不是 Asp.Net 的一个组成部分。而实际上，从你轻拍回车到页面呈现在你眼前的十分之一秒内，IIS和.Net Framework已经做了大量的幕后工作。

你可能觉得了解这些幕后工作是如何运作的无关紧要，作为程序员的你只要保证开发出的程序可以高效地运行就可以了。然而，在开发过程中，你却发现常常需要使用诸如 HttpContext 这样的类。这个时候，你可曾思考过这些类的构成和类的实体是如何创建的？你可能简单地回答：HttpContext代表当前请求的一个上下文环境。可你又知道IIS 、Framework、Asp.Net 是如何协同工作处理每个Http请求、如何区分不同的请求、IIS、Framework、Asp.Net三者之间的数据如何流动么？

回答上面这些问题，首先需要了解IIS是如何处理页面请求的，这也是理解 Form验证模式和Windows 验证模式 的基础。

Http请求刚刚到达服务器的时候

当服务器接收到一个 Http请求的时候，IIS 首先需要决定如何去处理这个请求（NOTE：服务器处理一个.htm页面和一个.aspx页面肯定是不一样的么）。那IIS依据什么去处理呢？―― 根据文件的后缀名。

服务器获取所请求的页面（NOTE：也可以是文件，比如 jimmy.jpg）的后缀名以后，接下来会在服务器端寻找可以处理这类后缀名的应用程序，如果IIS找不到可以处理此类文件的应用程序，并且这个文件也没有受到服务器端的保护（NOTE：一个受保护的例子就是 App_Code中的文件，一个不受保护的例子就是你的js脚本），那么IIS将直接把这个文件返还给客户端。

能够处理各种后缀名的应用程序，通常被称为 ISAPI 应用程序（NOTE：Internet Server Application Programe Interface，互联网服务器应用程序接口）。虽然这 ISAPI 听上去还挺气派，也算是“应用程序”呢，但仔细看看它的全称就明白了：它实际上只是一个接口，起到一个代理的作用，它的主要工作是映射所请求的页面(文件)  和与此后缀名相对应的实际的处理程序。

让我们更进一步地看一下 ISAPI ，看看它到底是什么样子，请按下面的步骤进行：

1. 打开IIS。
2. 选择随意一个站点，鼠标右键，“属性”。
3. 选择“主目录”选项卡。
4. 选择“配置”。

你应该会看到如下的画面：

图1. 应用程序配置

很清楚地就可以看到，所有IIS所能处理，或者叫 ISAPI 所提供代理服务的 文件类型 及其相对应的实际的后台处理程序都在这里清楚地列出来了。

我们找到 .aspx 的应用处理程序，然后点“编辑”，会出现下面的画面：

图2. 编辑.aspx文件的处理程序

 

一路看到这里，可以看出，所有的.aspx文件实际上都是由 aspnet_isapi.dll 这个程序来处理的，当IIS把对于.aspx页面的请求提交给了aspnet_isapi.dll以后，它就不再关心这个请求随后是如何处理的了。现在我们应该知道：Asp.Net 只是服务器(IIS)的一个组成部分而已，它是一个 ISAPI扩展。

这里需要注意两点：

• 当你修改“限制为”后，可以限制页面(文件)只能以某种特定方式访问
• “确认文件是否存在”是实现 URL 地址映射的关键选项，我以后会专门讲述。

理解宿主环境（Hosting）

从本质上讲，Asp.Net 主要是由一系列的类组成，这些类的主要目的就是将Http请求转变为对客户端的响应。HttpRuntime类是Asp.Net的一个主要入口，它有一个称作 ProcessRequest 的方法，这个方法以一个 HttpWorkerRequest 类作为参数。HttpRuntime 类几乎包含着关于单个 Http请求的所有信息：所请求的文件、服务器端变量、QueryString、Http 头信息 等等。Asp.Net 使用这些信息来加载、运行正确的文件，并且将这个请求转换到输出流中，一般来说，也就是HTML页面。

NOTE：二般来说，也可以是张图片。

当 Web.config文件的内容发生改变 或者 .aspx文件发生变动的时候，为了能够卸载运行在同一个进程中的应用程序（NOTE：卸载也是为了重新加载），Http请求被分放在相互隔离的应用程序域中。

NOTE：可能你以前就听过应用程序域，但是不了解怎么回事，应用程序域就是 AppDomain。

对于IIS来说，它依赖一个叫做 HTTP.SYS 的内置驱动程序来监听来自外部的 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。

NOTE：实际上相当于告诉HTTP.SYS哪些URL是可以访问的，哪些是不可以访问的。举个简单的例子：为什么你访问不存在的文件会出现 404 错误呢？就是在这一步确定的。

如果请求的是一个可访问的URL，HTTP.SYS会将这个请求交给 IIS 工作者进程。

NOTE：IIS6.0中叫做 w3wp.exe，IIS5.0中叫做 aspnet_wp.exe。

每个工作者进程都有一个身份标识 以及 一系列的可选性能参数。

NOTE：可选性能参数，是指诸如 回收机制的设置、超时时间设置 等等。

接下来进行的事情就是上一章节讲述的 ISAPI 了。

NOTE：这部分的内容相关性比较强，为了让大家好理解，我最后还是决定把 ISAPI 放到前面了，可能全系列完成的时候会再调整吧。

除了映射文件与其对应的处理程序以外，ISAPI 还需要做一些其他的工作：

1. 从HTTP.SYS中获取当前的Httq请求信息，并且将这些信息保存到 HttpWorkerRequest 类中。
2. 在相互隔离的应用程序域AppDomain中加载HttpRuntime。
3. 调用 HttpRuntime的ProcessRequest方法。

接下来才是程序员通常编写的代码所完成的工作了，然后，IIS 接收返回的数据流，并重新返还给 HTTP.SYS，最后，HTTP.SYS 再将这些数据返回给客户端浏览器。

OK，现在你看到张子阳的空间主页了。

图3.Asp.Net 的宿主环境

理解管道（Pipeline）

在前面两章中，我们在一个相对比较低的层次上讨论了从发出Http请求到看到浏览器输出这转瞬即逝的十分之一秒内IIS和 Framework 所做的事情。但是我们忽略了一个细节：程序员编写的代码是如何在这一过程中衔接的，本章我们就来看看这个问题。

当Http请求进入 Asp.Net Runtime以后，它的管道由托管模块（NOTE：Managed Modules）和处理程序（NOTE：Handlers）组成，并且由管道来处理这个 Http请求。

图4. 理解 Http 管道

我们按编号来看一下这幅图中的数据是如何流动的。

1. HttpRuntime将Http请求转交给 HttpApplication，HttpApplication代表着程序员创建的Web应用程序。HttpApplication创建针对此Http请求的 HttpContext对象，这些对象包含了关于此请求的诸多其他对象，主要是HttpRequest、HttpResponse、HttpSessionState等。这些对象在程序中可以通过Page类或者Context类进行访问。、

2. 接下来Http请求通过一系列Module，这些Module对Http请求具有完全的控制权。这些Module可以做一些执行某个实际工作前的事情。

3. Http请求经过所有的Module之后，它会被HttpHandler处理。在这一步，执行实际的一些操作，通常也就是.aspx页面所完成的业务逻辑。可能你会觉得在创建.aspx页面并没有体会到这一过程，但是，你一定知道，.aspx 页面继承自Page类，我们看一下Page类的签名：

public class Page : TemplateControl, IHttpHandler{
    // 代码省略
}

可以看到，Page类实现了IHttpHandler接口，HttpHandler也是Http请求处理的最底层。

4.HttpHandler处理完以后，Http请求再一次回到Module，此时Module可以做一些某个工作已经完成了之后的事情。

NOTE：注意我用红色标识的字，然后回想一下：Asp.Net 中是不是有众多的 Inserting 、Inserted 之类成对的事件？其实，这里讲述的就是为什么Asp.Net可以将一个Insert操作分成前后两部分，然后再分别进行事件拦截的幕后原理。

如果我们将注意力只集中在Http请求、HttpHandler和HttpModule上，不去考虑HttpContext和HttpApplication，那么图4.可以简化成下面这样：

图5.Http请求在HttpHandler 和 HttpModule 中的流动方向

总结

本文中，我首先概要介绍了这系列文章将要为大家讲述的主题。然后，我提出了部分程序员存在的一个问题：在一个比较高的层次上学习和使用Asp.Net。

随后，我以一个访问我个人空间首页的例子，引出了本文主要讲述的三个内容：

1. Http请求刚刚到达时IIS时，IIS 所做的工作。
2. Http请求的宿主环境。
3. Http管道。