IIS 內部執行機制

　　ASP.NET是一個非常強大的構建Web應用的平臺，它提供了極大的靈活性和能力以致於可以用它來構建所有型別的Web應用。

　　絕大多數的人只熟悉高層的框架如： WebForms 和 WebServices — 這些都在ASP.NET層次結構的最高層。

　　這篇文章的資料收集整理自各種微軟公開的文件，通過比較 IIS5、IIS6、IIS7 這三代 IIS 對請求的處理過程， 讓我們熟悉 ASP.NET的底層機制並對請求(request)是怎麼從Web伺服器傳送到ASP.NET執行時有所瞭解。通過對底層機制的瞭解，可以讓我們對 ASP.net 有更深的理解。

　　IIS 5 的 ASP.net 請求處理過程

　　對圖的解釋：

　　IIS 5.x 一個顯著的特徵就是 Web Server 和真正的 ASP.NET Application 的分離。作為 Web Server 的IIS執行在一個名為 InetInfo.exe 的程式上，InetInfo.exe 是一個Native Executive，並不是一個託管的程式，而我們真正的 ASP.NET Application 則是執行在一個叫做 aspnet_wp 的 Worker Process 上面，在該程式初始化的時候會載入CLR，所以這是一個託管的環境。

　　ISAPI： 指能夠處理各種字尾名的應用程式。 ISAPI 是下面單詞的簡寫 ：Internet Server Application Programe Interface，網際網路伺服器應用程式介面。

　　IIS 5 模式的特點：

　　1、首先，同一臺主機上在同一時間只能執行一個 aspnet_wp 程式，每個基於虛擬目錄的 ASP.NET Application 對應一個 Application Domain ，也就是說每個 Application 都執行在同一個 Worker Process 中，Application之間的隔離是基於 Application Domain 的，而不是基於Process的。

　　2、其次，ASP.NET  ISAPI 不但負責建立 aspnet_wp Worker Process，而且負責監控該程式，如果檢測到 aspnet_wp 的 Performance 降低到某個設定的下限，ASP.NET  ISAPI 會負責結束掉該程式。當 aspnet_wp 結束掉之後，後續的 Request 會導致 ASP.NET ISAPI 重新建立新的 aspnet_wp Worker Process。

　　3、最後，由於 IIS 和 Application 執行在他們各自的程式中，他們之間的通訊必須採用特定的通訊機制。本質上 IIS 所在的 InetInfo 程式和 Worker Process 之間的通訊是同一臺機器不同程式的通訊（local interprocess communications），處於 Performance 的考慮，他們之間採用基於 Named pipe 的通訊機制。ASP.NET ISAPI 和 Worker Process 之間的通訊通過他們之間的一組 Pipe 實現。同樣處於 Performance 的原因，ASP.NET ISAPI 通過非同步的方式將 Request 傳到 Worker Process 並獲得 Response，但是 Worker Process 則是通過同步的方式向 ASP.NET ISAPI 獲得一些基於 Server 的變數。

　　IIS6 的 ASP.net 請求處理過程

　　對圖的解釋：

　　IIS 5.x 是通過 InetInfo.exe 監聽 Request 並把 Request 分發到Work Process。換句話說，在 IIS 5.x 中對 Request 的監聽和分發是在 User Mode 中進行，在IIS 6中，這種工作被移植到 Kernel Mode中 進行，所有的這一切都是通過一個新的元件 — http.sys 來負責。

　　注：為了避免使用者應用程式訪問或者修改關鍵的作業系統資料，Windows 提供了兩種處理器訪問模式：使用者模式（User Mode）和核心模式（Kernel Mode）。一般地，使用者程式執行在 User mode 下，而作業系統程式碼執行在 Kernel Mode 下。Kernel Mode 的程式碼允許訪問所有系統記憶體和所有CPU指令。

　　在 User Mode 下，http.sys 接收到一個基於 aspx 的 http request，然後它會根據 IIS 中的 Metabase 檢視基於該 Request 的 Application 屬於哪個 Application Pool， 如果該 Application Pool 不存在，則建立之。否則直接將 request 發到對應 Application Pool 的 Queue中。

　　每個 Application Pool 對應著一個 Worker Process — w3wp.exe，毫無疑問他是執行在 User Mode 下的。在 IIS Metabase 中維護著 Application Pool 和 Worker Process 的Mapping。WAS（Web Administrative Service）根據這樣一個 mapping，將存在於某個 Application Pool Queue 的 request 傳遞到對應的 Worker Process (如果沒有，就建立這樣一個程式)。在 Worker Process 初始化的時候，載入 ASP.NET ISAPI，ASP.NET ISAPI 進而載入 CLR。最後的流程就和 IIS 5.x 一樣了：通過 AppManagerAppDomainFactory 的 Create 方法為 Application 建立一個 Application Domain；通過 ISAPIRuntime 的  ProcessRequest 處理 Request，進而將流程進入到 ASP.NET Http Runtime Pipeline。

　　IIS 7  的 ASP.net 請求處理過程

　　IIS7 站點啟動並處理請求的步驟如下圖：　　

　　步驟 1 到 6 ，是處理應用啟動，啟動好後，以後就不需要再走這個步驟了。

　　上圖的8個步驟分別如下：

　　1、當客戶端瀏覽器開始 HTTP 請求一個WEB 伺服器的資源時，HTTP.sys 攔截到這個請求。

　　2、HTTP.sys 聯絡 WAS 獲取配置資訊。

　　3、WAS 向配置儲存中心(applicationHost.config)請求配置資訊。

　　4、WWW 服務接收到配置資訊，配置資訊指類似應用程式池配置資訊，站點配置資訊等等。

　　5、WWW 服務使用配置資訊去配置 HTTP.sys 處理策略。

　　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、客戶端接受到處理結果資訊。

　　W3WP.exe 程式中又是如果處理的呢？ IIS 7 的應用程式池的託管管道模式分兩種： 經典和整合。這兩種模式下處理策略各不相同。

　　IIS 6 以及 IIS7 經典模式的託管管道的架構

　　在 IIS7 之前，ASP.NET 是以 IIS ISAPI extension 的方式外加到 IIS，其實包括 ASP 以及 PHP，也都以相同的方式配置（PHP 在 IIS 採用了兩種配置方式，除了 IIS ISAPI extension 的方式，也包括了 CGI 的方式，系統管理者能選擇 PHP 程式的執行方式），因此客戶端對 IIS 的 HTTP 請求會先經由 IIS 處理，然後 IIS 根據要求的內容型別，如果是 HTML 靜態網頁就由 IIS 自行處理，如果不是，就根據要求的內容型別，分派給各自的 IIS ISAPI extension；如果要求的內容型別是 ASP.NET，就分派給負責處理 ASP.NET 的 IIS ISAPI extension，也就是 aspnet_isapi.dll。下圖是這個架構的示意圖。

　　IIS 7 應用程式池的託管管道模式“經典”模式也是這樣的工作原理。這種模式是相容 IIS 6 的方式， 以減少升級的成本。

　　IIS6 的執行架構圖，以及 IIS7  應用程式池配置成經典模式的執行架構圖

　　IIS  7 應用程式池的託管管道模式 — 整合模式

　　而 IIS 7 完全整合 .NET 之後，架構的處理順序有了很大的不同（如下圖），最主要的原因就是 ASP.NET 從 IIS 外掛（ISAPI extension）的角色，進入了 IIS 核心，而且也能以 ASP.NET 模組負責處理 IIS 7 的諸多型別要求。這些 ASP.NET 模組不只能處理 ASP.NET 網頁程式，也能處理其他如 ASP 程式、PHP 程式或靜態 HTML 網頁，也因為 ASP.NET 的諸多功能已經成為 IIS 7 的一部份，因此 ASP 程式、PHP 程式或靜態 HTML 網頁等型別的要求，也能使用像是 Forms 認證（Forms Authentication）或輸出快取（Output Cache）等 ASP.NET 2.0 的功能（但須修改 IIS 7 的設定值）。也因為 IIS 7 允許自行以 ASP.NET API 開發並加入模組，因此 ASP.NET 網頁開發人員將更容易擴充 IIS 7 和網站應用程式的功能，甚至能自行以 .NET 編寫管理 IIS 7 的程式（例如以程式控制 IIS 7 建置網站或虛擬目錄）。

IIS 7 的執行架構圖（整合託管通道模式下的架構）

　　小結

　　IIS5 到 IIS6 的改進，主要是 HTTP.sys 的改進。

　　IIS6 到 IIS7 的改進，主要是 ISAPI 的改進。

　　參考資料：

　　ASP.NET Internals – IIS and the Process Model

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

　　模組化的IIS 7 與.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/

相關資源：ASP.NET頁面與IIS底層互動和工作原理