如果我們只需要將ASP.NET CORE應(yīng)用部署到Windows環(huán)境下，并且希望獲得更好的性能，那么我們選擇的服務(wù)器類型應(yīng)該是HTTP.SYS。Windows環(huán)境下任何針對HTTP的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽器/服務(wù)器在性能上都無法與HTTP.SYS比肩。

一、HTTP.SYS簡介

HTTP.SYS本質(zhì)上就是一個(gè)HTTP/HTTPS監(jiān)聽器，它是Windows網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的一部分，是一個(gè)在內(nèi)核模式下運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動。HTTP.SYS對應(yīng)的驅(qū)動文件為“%WinDir\System32\drivers\http.sys”，不要小看這個(gè)只有1M多的文件，Windows系統(tǒng)針對HTTP的監(jiān)聽、接收、轉(zhuǎn)發(fā)和響應(yīng)大都依賴它。如圖1所示，HTTP.SYS建立在Windows網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)針對TCPIP協(xié)議棧的驅(qū)動（TCPIP.SYS）之上，并為用戶態(tài)運(yùn)行的IIS提供基礎(chǔ)的HTTP通信服務(wù)。前面我們使用的HttpListener也建立在HTTP.SYS上面。

圖1 HTTP.SYS

由于HTTP.SYS是在操作系統(tǒng)內(nèi)核態(tài)運(yùn)行，所以它提供的性能優(yōu)勢是其他在用戶態(tài)運(yùn)行的同類產(chǎn)品無法比擬的。由于它自身提供響應(yīng)緩存，所以在緩存命中的情況下根本不需要與用戶態(tài)進(jìn)程進(jìn)行交互。它還提供了請求隊(duì)列（Request Queue），如果請求的目標(biāo)進(jìn)程（比如IIS的工作進(jìn)程）處于活動狀態(tài)，它可以直接將請求分它給它，否則請求會暫存于隊(duì)列中等待目標(biāo)進(jìn)程來提取，這樣的工作模式既減少了內(nèi)核態(tài)與用戶態(tài)之間的上下文切換，也確保請求不會丟失。HTTP.SYS還提供連接管理，流量限制，診斷日志等功能，并提供針對Kerberos的Windows認(rèn)證。

由于HTTP.SYS是一個(gè)底層共享的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動，它有效地解決了端口共享的問題。用戶態(tài)進(jìn)程會使用地址前綴（含端口號）“接入”HTTP.SYS，后者利用提供的地址前綴來轉(zhuǎn)發(fā)請求，多個(gè)用戶態(tài)進(jìn)程只要保證提供的地址前綴不同就可以了，所以它們可以使用相同的端口號。端口共享使每個(gè)用戶進(jìn)程都可以使用標(biāo)準(zhǔn)的80/443端口。

二、MessagePump & UseHttpSys

基于HTTP.SYS的服務(wù)器體現(xiàn)為如下這個(gè)MessagePump類型，它內(nèi)部使用一個(gè)HttpSysListener對象采用注冊的監(jiān)聽地址接入HTTP.SYS。MessagePump提供針對HTTP 1.X、HTTP 2以及HTTPS的支持。對于Windows Server 2022和Windows 11，還支持HTTP 3。IWebHostBuilder接口如下這兩個(gè)UseHttpSys擴(kuò)展方法用來完成針對MessagePump的注冊。

internal class MessagePump : IServer, IDisposable
{
     internal HttpSysListener Listener { get; }
     public IFeatureCollection Features { get; }
     public MessagePump(IOptions<HttpSysOptions> options, ILoggerFactory loggerFactory,IAuthenticationSchemeProvider authentication);
     public Task StartAsync<TContext>(IHttpApplication<TContext> application,CancellationToken cancellationToken);
     public Task StopAsync(CancellationToken cancellationToken);
     public void Dispose();
}
public static class WebHostBuilderHttpSysExtensions
{
    [SupportedOSPlatform("windows")]
    public static IWebHostBuilder UseHttpSys(this IWebHostBuilder hostBuilder);

    [SupportedOSPlatform("windows")]
    public static IWebHostBuilder UseHttpSys(this IWebHostBuilder hostBuilder,Action<HttpSysOptions> options);
}

如下所示的是在Minimal API下調(diào)用UseHttpSys注冊MessagePump 服務(wù)器的例子。

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);
builder.WebHost.UseHttpSys();
var app = builder.Build();
app.MapGet("/", () => "Hello World");
app.Run();

三、HttpSysOptions

在調(diào)用UseHttpSys擴(kuò)展方法注冊基于HTTP.SYS的MessagePump服務(wù)器的時(shí)候，我們可以利用提供的Action<HttpSysOptions>委托對相關(guān)的配置選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置。HttpSysOptions的UrlPrefixes屬性返回注冊的監(jiān)聽地址前綴，但是最終是否這種直接注冊到服務(wù)器上的監(jiān)聽器地址，取決于IServerAddressesFeature特性的PreferHostingUrls屬性，這一點(diǎn)與KestrelServer是一致的。

public class HttpSysOptions
{
    public UrlPrefixCollection 	        UrlPrefixes { get; }
    public RequestQueueMode 		RequestQueueMode { get; set; }
    public string? 			RequestQueueName { get; set; }
    public long 			RequestQueueLimit { get; set; }
    public AuthenticationManager 	Authentication { get; }
    public ClientCertificateMethod 	ClientCertificateMethod { get; set; }
    public long? 			MaxConnections { get; set; }
    public long? 			MaxRequestBodySize { get; set; }
    public int 			        MaxAccepts { get; set; }
    public Http503VerbosityLevel 	Http503Verbosity { get; set; }
    public TimeoutManager 		Timeouts { get; }
    public bool 			AllowSynchronousIO { get; set; }
    public bool 			EnableResponseCaching { get; set; }
    public bool 			ThrowWriteExceptions { get; set; }
    public bool 			UnsafePreferInlineScheduling { get; set; }
    public bool 			UseLatin1RequestHeaders { get; set; }
}

HTTP.SYS利用請求隊(duì)列來存放待處理的請求，我們可以利用RequestQueueMode屬性決定創(chuàng)建一個(gè)新的隊(duì)列或者使用現(xiàn)有的隊(duì)列。該屬性類型為如下這個(gè)RequestQueueMode枚舉，枚舉項(xiàng)Create表示創(chuàng)建新的隊(duì)列，Attach表示使用現(xiàn)有的以RequestQueueName屬性命名的對象，如果該隊(duì)列不存在會拋出異常。CreateOrAttach提供了一個(gè)折中方案，如果指定名稱的隊(duì)列不存在就創(chuàng)建一個(gè)以此命名的新隊(duì)列。該屬性的默認(rèn)值為Create，RequestQueueName屬性默認(rèn)值為Null（代表匿名隊(duì)列），RequestQueueLimit屬性表示隊(duì)列的容量，默認(rèn)值為1000。HttpSysOptions承載的很多配置選項(xiàng)只會應(yīng)用到新創(chuàng)建的請求隊(duì)列上。

public enum RequestQueueMode
{
    Create,
    Attach,
    CreateOrAttach
}

HttpSysOptions的Authentication屬性返回一個(gè)AuthenticationManager對象，我們利用它完成針對認(rèn)證的設(shè)置。我們可以利用Schemes屬性設(shè)置認(rèn)證方案，該屬性默認(rèn)為None。如果不允許匿名訪問，可以將AllowAnonymous屬性設(shè)為False。如果將AutomaticAuthentication屬性返回True（默認(rèn)值），認(rèn)證用戶將自動賦值給HttpContext上下文的User屬性。AuthenticationDisplayName屬性用來為認(rèn)證方案提供一個(gè)顯示名稱。

public sealed class AuthenticationManager
{
    public AuthenticationSchemes 	Schemes { get; set; }
    public bool 			AllowAnonymous {get; set; }
    public bool 			AutomaticAuthentication { get; set; }
    public string? 			AuthenticationDisplayName { get; set; }
}

[Flags]
public enum AuthenticationSchemes
{
    None 				= 0x0,
    Digest 				= 0x1,
    Negotiate 				= 0x2,
    Ntlm 				= 0x4,
    Basic 				= 0x8,
    Anonymous 				= 0x8000,
    IntegratedWindowsAuthentication 	= 0x6
}

HTTPS站點(diǎn)可以要求提供證書來對其實(shí)施認(rèn)證，HttpSysOptions的ClientCertificateMethod屬性用于設(shè)置請求客戶端證書的方式，該屬性返回如下這個(gè)ClientCertificateMethod枚舉。在.NET 5之前，客戶端證書采用Renegotation的方式來提取的，Renegotiation是在已經(jīng)建立的SSL/TLS連接上再次發(fā)起的一輪“協(xié)商握手”，這種方式對應(yīng)AllowRenegotation枚舉項(xiàng)。由于可能帶來一些性能和死鎖的問題，這種方式在.NET 5之后已經(jīng)默認(rèn)禁止了，目前默認(rèn)的方式是創(chuàng)建SSL/TLS連接的初始階段就提取該證書，這種方式對應(yīng)AllowRenegotation枚舉項(xiàng)，這也是ClientCertificateMethod屬性的默認(rèn)值。

public enum ClientCertificateMethod
{
    NoCertificate,
    AllowCertificate,
    AllowRenegotation
}

HttpSysOptions的MaxConnections和MaxRequestBodySize屬性分別表示最大連接數(shù)和請求主體內(nèi)容的最大字節(jié)數(shù)，如果它們被設(shè)置為Null，意味著忽略對應(yīng)的限制。這兩個(gè)屬性的默認(rèn)值分別Null和30,000,000。MaxAccepts屬性表示接受的最大并發(fā)請求，默認(rèn)值為當(dāng)前處理器數(shù)量的5倍。如果并發(fā)請求數(shù)量超過限流設(shè)置，后續(xù)請求會拒絕處理，此時(shí)服務(wù)器會直接回復(fù)一個(gè)狀態(tài)碼為503的響應(yīng)，與此同時(shí)還會根據(jù)Http503Verbosity屬性設(shè)置的等級作相應(yīng)的處理。如果該屬性值為Basic（默認(rèn)值），當(dāng)前TCP連接會重置，F(xiàn)ull和Limitmed選項(xiàng)會影響響應(yīng)的狀態(tài)描述，前者返回詳細(xì)的Reason Phrase，后者采用標(biāo)準(zhǔn)的“Service Unavailable”。

public enum Http503VerbosityLevel
{
    Basic,
    Limited,
    Full
}

HttpSysOptions的Timeouts屬性返回如下這個(gè)TimeoutManager對象，我們利用它完成各種超時(shí)設(shè)置，包括請求主體內(nèi)容抵達(dá)時(shí)間（EntityBody）、讀取請求主體內(nèi)容時(shí)間（DrainEntityBody），請求在隊(duì)列中存放的時(shí)間（RequestQueue）、連接閑置時(shí)間（IdleConnection）和解析請求報(bào)頭時(shí)間（HeaderWait），這些超時(shí)時(shí)間默認(rèn)都是兩分鐘。MinSendBytesPerSecond屬性表示響應(yīng)數(shù)據(jù)的最小發(fā)送率，默認(rèn)為每秒150字節(jié)。

public sealed class TimeoutManager
{
    public TimeSpan 	EntityBody { get; set; }
    public TimeSpan 	DrainEntityBody { get; set; }
    public TimeSpan 	RequestQueue { get; set; }
    public TimeSpan 	IdleConnection { get; set; }
    public TimeSpan 	HeaderWait { get; set; }
    public long 	MinSendBytesPerSecond { get; set; }
}

HttpSysOptions還定義了其他一系列屬性。AllowSynchronousIO屬性（默認(rèn)為False）表示是否運(yùn)行以同步IO的方式完成針對請求和響應(yīng)主體內(nèi)容的讀寫。EnableResponseCaching屬性（默認(rèn)為True）表示允許響應(yīng)緩存。ThrowWriteExceptions屬性（默認(rèn)為False）表示因斷開連接導(dǎo)致寫入響應(yīng)主體內(nèi)容失敗是否需要拋出異常。如果將UnsafePreferInlineScheduling（默認(rèn)為False）設(shè)置為True，意味著會直接在讀取請求的IO線程中執(zhí)行后續(xù)的應(yīng)用代碼，否則我們編寫的應(yīng)用代碼會分發(fā)到線程池中進(jìn)行處理。這樣可以通過避免線程切換減少單個(gè)請求的處理耗時(shí)，但是會對整體的吞吐量帶來負(fù)面影響。UseLatin1RequestHeaders屬性（默認(rèn)為False）表示是否采用Latin1字符集（ISO-8859-1）對請求報(bào)頭進(jìn)行編碼。

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