1.1. 名詞解釋

內(nèi)核態(tài):?CPU可以訪問內(nèi)存所有數(shù)據(jù), 包括外圍設(shè)備, 例如硬盤, 網(wǎng)卡. CPU也可以將自己從一個程序切換到另一個程序。

用戶態(tài):?只能受限的訪問內(nèi)存, 且不允許訪問外圍設(shè)備. 占用CPU的能力被剝奪, CPU資源可以被其他程序獲取。

1.2. Kestrel基本工作原理

Kestrel是進程內(nèi)服務(wù)器，以一個包形式提供，自身不能單獨運行，必須HOST在一個.NET的WEB應(yīng)用程序中。它內(nèi)部封裝了對libuv的調(diào)用，但不是libuv庫簡單的封裝庫。Kestrel是個精簡的，高效的Http Server。

1.2.1. Kestrel的基本架構(gòu)

Kestrel遵循以下架構(gòu)原則：

• libuv中使用單線程的事件循環(huán)模型。

• Kestrel支持多事件循環(huán)以支持更多的I/O。

• Kestrel僅在libuv的事件循環(huán)中做I/O工作。

• 所有非I/O工作，包括HTTP解析，請求幀處理等等都在標(biāo)準(zhǔn)的托管線程中進行。

• 更少的系統(tǒng)調(diào)用。

對應(yīng)的架構(gòu)圖如下：

• Libuv

  作為I/O底層，屏蔽各系統(tǒng)底層實現(xiàn)差異，為windows下，通過IOCP實現(xiàn)異步；linux下通過epoll實現(xiàn)異步。提供一個主程序和主循環(huán)。

• I/O事件隊列

  對應(yīng)Libuv的工作隊列，為了利用現(xiàn)代服務(wù)器的多核處理器，適當(dāng)?shù)年犃袛?shù)量將提高更大的I/O吞吐能力。Kestrel默認(rèn)為每兩個CPU核心設(shè)置一個I/O事件隊列，但至少有一個I/O事件隊列。每個隊列對應(yīng)一個托管線程，該線程不屬于線程池。用戶可以設(shè)置隊列個數(shù)，通過設(shè)置KestrelServerOptions.ThreadCount即可，最多設(shè)置16個。

• Kestrel線程

  事件隊列對應(yīng)的托管線程，主要控制讀取事件的循環(huán)機制：每次事件循環(huán)處理8個事件，然后等待下一次循環(huán)。

• 非托管內(nèi)存池

  這是在.net運行環(huán)境分配的非托管內(nèi)存池，申請的比較大塊的堆內(nèi)存，僅在首次請求或者池剩余空間不足時分配，后續(xù)請求可以復(fù)用，不受GC管理。內(nèi)存被分為n片，每片大小是128K，每頁大小4k,管理內(nèi)存頁的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用鏈表方式。以獲取大塊連續(xù)空間的方式增長。遵循讀完后立即釋放的處理原則。

• TCP監(jiān)聽器

  這個監(jiān)聽器不同于套接字的監(jiān)聽器，而是Libuv的Socket類型的連接事件監(jiān)聽器。監(jiān)聽TCP連接事件,對每一個TCP請求產(chǎn)生一個連接對象。連接對象包括暫停，繼續(xù)，終止。

• 連接管理

  負(fù)責(zé)異步結(jié)束連接對象。

• HTTP協(xié)議模塊

  該模塊包括HTTP幀的創(chuàng)建工廠，工廠在監(jiān)聽器監(jiān)聽到一個連接時產(chǎn)生一個HTTP幀。一個HTTP幀處理一次HTTP請求和返回。

更為詳細(xì)的結(jié)構(gòu)

1.2.2. Kestrel的工作原理

1.2.2.1. 處理Request和Response

按照請求流轉(zhuǎn)方向會有以下處理過程：

1. 請求進入libuv

將請求事件放入事件隊列，隨后的事件循環(huán)中，監(jiān)聽器回調(diào)函數(shù)執(zhí)行。

2. 監(jiān)聽器創(chuàng)建連接

根據(jù)請求信息創(chuàng)建一個連接對象，此時Http幀工廠被調(diào)用，產(chǎn)生一個Http幀對象；用于讀取Request的SocketInput、用于返回Response的SocketOutput對象被創(chuàng)建，二者會被Http幀使用。

3. 連接管理監(jiān)控連接

連接管理器跟蹤連接的狀態(tài)，收集待關(guān)閉連接，然后異步關(guān)閉。

4. Http幀處理

一個Http負(fù)責(zé)構(gòu)建Http上下文的Request對象和Response對象。讀取Request數(shù)據(jù)和返回Response數(shù)據(jù)都要經(jīng)過內(nèi)存池。高效的內(nèi)存讀寫和與和Libuv的讀寫事件協(xié)調(diào)，確保Request數(shù)據(jù)到達(dá)就能讀到內(nèi)存池，到達(dá)內(nèi)存池就能及時被讀；Response數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存池就能被套接字及時發(fā)出去，體現(xiàn)了Kestreld強大的異步處理能力。

1.2.2.2. 內(nèi)存池讀寫

讀取內(nèi)存池數(shù)據(jù)時可讀取后續(xù)到達(dá)的數(shù)據(jù)，不需要重新等待事件，此時對應(yīng)讀取Request數(shù)據(jù)情形：

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寫數(shù)據(jù)到內(nèi)存池時，libuv連續(xù)讀出并發(fā)送數(shù)據(jù)，也不需要重新等待時間，此時對應(yīng)發(fā)送Response數(shù)據(jù)情形：

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1.2.2.3. Libuv線程和托管線程通信

二者的通信機制保證Libuv線程永遠(yuǎn)不會被阻塞：比如libuv線程在通知事件時會很小心嘗試獲取隊線程私有鎖，如果成功獲取就這在事件隊列線程上異步處理，否則這一通信過程在線程池里重復(fù)執(zhí)行直到成功，如圖：

1.3. Http.sys基本工作原理

1.3.1. Http.sys基本構(gòu)成

1. 監(jiān)聽器

監(jiān)聽TCP請求，允許端口共享。TCP攜帶的HTTP報文會被Http Parser解析，名稱映射首先會根據(jù)url確定對應(yīng)的web app，然后把請求放入該app的消息隊列中。

2. 消息隊列

Http.sys給每個注冊的web app一個消息隊列。

3. 響應(yīng)緩存

請求的靜態(tài)資源和GET請求會緩存起來一段時間，如果請求url能匹配這直接返回緩存數(shù)據(jù)。

4. 響應(yīng)模塊

將數(shù)據(jù)返回給用戶代理，如果返回的是可以緩存的資源，則會放入響應(yīng)緩存中。

1.3.2. Http.sys工作原理

下圖表示在ASP.NET Core應(yīng)用中接受一個http請求到返回數(shù)據(jù)的過程：

這里的TCPIP.sys也是windows內(nèi)核驅(qū)動，提供了TCPIP協(xié)議棧。

Http.sys的處理如在“基本構(gòu)成”做所述。

ASP.NET Core應(yīng)用程序里面HttpSys模塊代表了Http.sys，它與應(yīng)用程序代碼交流，交流的載體是HTTP上下文。

1.3.3. 總結(jié)

Kestrel服務(wù)器運行在Asp.net core應(yīng)用程序中，能高效的處理網(wǎng)絡(luò)請求，且跨平臺。Http.sys運行在內(nèi)核態(tài)中，極大減少了系統(tǒng)調(diào)用次數(shù)，運行效率很高；自帶生存環(huán)境的安全，魯棒性等特點；它也可以作為反向代理，因此它的功能更加強大，主要問題是只能運行在windows下。Kestrel應(yīng)用在生產(chǎn)環(huán)境中需要運行在代理服務(wù)器后面，以獲取安全性，負(fù)載均衡等能力。

功能Http.sysKerstrel

平臺支持	Windows	Windows/Linux/Mac
靜態(tài)文件	Yes	Yes
HTTP訪問日志	Yes	No
端口共享/多應(yīng)用程序	Yes	No
SSL證書	Yes	Internal*
Windows 授權(quán)	Yes	No
過濾請求&限制	Yes	No
IP&域名約束	Yes	No
HTTP重定向規(guī)則	Yes	No
WebSocket 協(xié)議	Yes	Middleware
緩存Response	Yes	No
壓縮	Yes	Yes
FTP服務(wù)器	Yes	No
運行態(tài)	內(nèi)核態(tài)	用戶態(tài)

* Internal：https通信僅僅工作在反向代理服務(wù)器后面與ASP.NET程序之間，如果要想外暴露https服務(wù)這需要用到反向代理,比如IIS,nginx,apached。

參考文章

http://www.cnblogs.com/yxmx/articles/1652128.html

http://www.cnblogs.com/arbin98/archive/2010/09/03/1816847.html

https://stackify.com/kestrel-web-server-asp-net-core-kestrel-vs-iis/

原文地址：http://www.cnblogs.com/vipyoumay/p/7525478.html

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的ASP.NET Core Web服务器 Kestrel和Http.sys 特性详解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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