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IIS 内部运行机制

作者: ※森林小居※  来源: 博客园  发布时间: 2012-07-25 16:34  阅读: 26498 次  推荐: 92   原文链接   [收藏]  

  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层次结构的最高层。

  这篇文章的资料收集整理自各种微软公开的文档,通过比较 IIS5、IIS6、IIS7 这三代 IIS 对请求的处理过程, 让我们熟悉 ASP.NET的底层机制并对请求(request)是怎么从Web服务器传送到ASP.NET运行时有所了解。通过对底层机制的了解,可以让我们对 ASP.net 有更深的理解。

  IIS 5 的 ASP.net 请求处理过程

  对图的解释:

  IIS 5.x 一个显著的特征就是 Web Server 和真正的 ASP.NET Application 的分离。作为 Web Server 的IIS运行在一个名为 InetInfo.exe 的进程上,InetInfo.exe 是一个Native Executive,并不是一个托管的程序,而我们真正的 ASP.NET Application 则是运行在一个叫做 aspnet_wp 的 Worker Process 上面,在该进程初始化的时候会加载CLR,所以这是一个托管的环境。

  ISAPI: 指能够处理各种后缀名的应用程序。 ISAPI 是下面单词的简写 :Internet Server Application Programe Interface,互联网服务器应用程序接口。

  IIS 5 模式的特点:

  1、首先,同一台主机上在同一时间只能运行一个 aspnet_wp 进程,每个基于虚拟目录的 ASP.NET Application 对应一个 Application Domain ,也就是说每个 Application 都运行在同一个 Worker Process 中,Application之间的隔离是基于 Application Domain 的,而不是基于Process的。

  2、其次,ASP.NET  ISAPI 不但负责创建 aspnet_wp Worker Process,而且负责监控该进程,如果检测到 aspnet_wp 的 Performance 降低到某个设定的下限,ASP.NET  ISAPI 会负责结束掉该进程。当 aspnet_wp 结束掉之后,后续的 Request 会导致 ASP.NET ISAPI 重新创建新的 aspnet_wp Worker Process。

  3、最后,由于 IIS 和 Application 运行在他们各自的进程中,他们之间的通信必须采用特定的通信机制。本质上 IIS 所在的 InetInfo 进程和 Worker Process 之间的通信是同一台机器不同进程的通信(local interprocess communications),处于 Performance 的考虑,他们之间采用基于 Named pipe 的通信机制。ASP.NET ISAPI 和 Worker Process 之间的通信通过他们之间的一组 Pipe 实现。同样处于 Performance 的原因,ASP.NET ISAPI 通过异步的方式将 Request 传到 Worker Process 并获得 Response,但是 Worker Process 则是通过同步的方式向 ASP.NET ISAPI 获得一些基于 Server 的变量。

  IIS6 的 ASP.net 请求处理过程

  对图的解释:

  IIS 5.x 是通过 InetInfo.exe 监听 Request 并把 Request 分发到Work Process。换句话说,在 IIS 5.x 中对 Request 的监听和分发是在 User Mode 中进行,在IIS 6中,这种工作被移植到 Kernel Mode中 进行,所有的这一切都是通过一个新的组件 — http.sys 来负责。

  注: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。

  在 User Mode 下,http.sys 接收到一个基于 aspx 的 http request,然后它会根据 IIS 中的 Metabase 查看基于该 Request 的 Application 属于哪个 Application Pool, 如果该 Application Pool 不存在,则创建之。否则直接将 request 发到对应 Application Pool 的 Queue中。

  每个 Application Pool 对应着一个 Worker Process — w3wp.exe,毫无疑问他是运行在 User Mode 下的。在 IIS Metabase 中维护着 Application Pool 和 Worker Process 的Mapping。WAS(Web Administrative Service)根据这样一个 mapping,将存在于某个 Application Pool Queue 的 request 传递到对应的 Worker Process (如果没有,就创建这样一个进程)。在 Worker Process 初始化的时候,加载 ASP.NET ISAPI,ASP.NET ISAPI 进而加载 CLR。最后的流程就和 IIS 5.x 一样了:通过 AppManagerAppDomainFactory 的 Create 方法为 Application 创建一个 Application Domain;通过 ISAPIRuntime 的  ProcessRequest 处理 Request,进而将流程进入到 ASP.NET Http Runtime Pipeline。

  IIS 7  的 ASP.net 请求处理过程

  IIS7 站点启动并处理请求的步骤如下图:  

  步骤 1 到 6 ,是处理应用启动,启动好后,以后就不需要再走这个步骤了。

  上图的8个步骤分别如下:

  1、当客户端浏览器开始 HTTP 请求一个WEB 服务器的资源时,HTTP.sys 拦截到这个请求。

  2、HTTP.sys 联系 WAS 获取配置信息。

  3、WAS 向配置存储中心(applicationHost.config)请求配置信息。

  4、WWW 服务接收到配置信息,配置信息指类似应用程序池配置信息,站点配置信息等等。

  5、WWW 服务使用配置信息去配置 HTTP.sys 处理策略。

  6、WAS starts a worker process for the application pool to which the request was made.

  7、The worker process processes the request and returns a response to HTTP.sys.

  8、客户端接受到处理结果信息。

  W3WP.exe 进程中又是如果处理的呢? IIS 7 的应用程序池的托管管道模式分两种: 经典和集成。这两种模式下处理策略各不相同。

  IIS 6 以及 IIS7 经典模式的托管管道的架构

  在 IIS7 之前,ASP.NET 是以 IIS ISAPI extension 的方式外加到 IIS,其实包括 ASP 以及 PHP,也都以相同的方式配置(PHP 在 IIS 采用了两种配置方式,除了 IIS ISAPI extension 的方式,也包括了 CGI 的方式,系统管理者能选择 PHP 程序的执行方式),因此客户端对 IIS 的 HTTP 请求会先经由 IIS 处理,然后 IIS 根据要求的内容类型,如果是 HTML 静态网页就由 IIS 自行处理,如果不是,就根据要求的内容类型,分派给各自的 IIS ISAPI extension;如果要求的内容类型是 ASP.NET,就分派给负责处理 ASP.NET 的 IIS ISAPI extension,也就是 aspnet_isapi.dll。下图是这个架构的示意图。

  IIS 7 应用程序池的托管管道模式“经典”模式也是这样的工作原理。这种模式是兼容 IIS 6 的方式, 以减少升级的成本。

  IIS6 的执行架构图,以及 IIS7  应用程序池配置成经典模式的执行架构图

  IIS  7 应用程序池的托管管道模式 — 集成模式

  而 IIS 7 完全整合 .NET 之后,架构的处理顺序有了很大的不同(如下图),最主要的原因就是 ASP.NET 从 IIS 插件(ISAPI extension)的角色,进入了 IIS 核心,而且也能以 ASP.NET 模块负责处理 IIS 7 的诸多类型要求。这些 ASP.NET 模块不只能处理 ASP.NET 网页程序,也能处理其他如 ASP 程序、PHP 程序或静态 HTML 网页,也因为 ASP.NET 的诸多功能已经成为 IIS 7 的一部份,因此 ASP 程序、PHP 程序或静态 HTML 网页等类型的要求,也能使用像是 Forms 认证(Forms Authentication)或输出缓存(Output Cache)等 ASP.NET 2.0 的功能(但须修改 IIS 7 的设定值)。也因为 IIS 7 允许自行以 ASP.NET API 开发并加入模块,因此 ASP.NET 网页开发人员将更容易扩充 IIS 7 和网站应用程序的功能,甚至能自行以 .NET 编写管理 IIS 7 的程序(例如以程序控制 IIS 7 建置网站或虚拟目录)。

IIS 7 的执行架构图(集成托管信道模式下的架构)

  小结

  IIS5 到 IIS6 的改进,主要是 HTTP.sys 的改进。

  IIS6 到 IIS7 的改进,主要是 ISAPI 的改进。

  参考资料:

  ASP.NET Process Model之一:IIS 和 ASP.NET ISAPI

  http://www.cnblogs.com/artech/archive/2007/09/09/887528.html

  ASP.NET Internals – IIS and the Process Model

  http://dotnetslackers.com/articles/iis/ASPNETInternalsIISAndTheProcessModel.aspx

  模组化的IIS 7 与.NET 能力整合

  http://www.microsoft.com/taiwan/technet/columns/profwin/33-iis7-componentization-integration.mspx

  Introduction to IIS 7.0 Architecture

  http://learn.iis.net/page.aspx/101/introduction-to-iis7-architecture/

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标签:IIS ASP.NET

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