不修改程式碼優化ASP.NET網站效能的一些方法

fish-li發表於2013-06-20
優化ASP.NET網站

　　本文將介紹一些方法用於優化ASP.NET網站效能，這些方法都是不需要修改程式程式碼的。它們主要分為二個方面：1. 利用ASP.NET自身的擴充套件性進行優化。2. 優化IIS設定。

　配置OutputCache

　　用快取來優化網站效能的方法，估計是無人不知的。 ASP.NET提供了HttpRuntime.Cache物件來快取資料，也提供了OutputCache指令來快取整個頁面輸出。雖然OutputCache指令使用起來更方便，也有非常好的效果，不過，它需要我們在那些頁面中新增這樣一個指令。

　　對於設定過OutputCache的頁面來說，瀏覽器在收到這類頁面的響應後，會將頁面響應內容快取起來。只要在指定的快取時間之內，且使用者沒有強制重新整理的操作，那麼就根本不會再次請求服務端，而對於來自其它的瀏覽器發起的請求，如果快取頁已生成，那麼就可以直接從快取中響應請求，加快響應速度。因此，OutputCache指令對於效能優化來說，是很有意義的（除非所有頁面頁面都在頻繁更新）。

　　在網站的優化階段，我們可以用Fiddler之類的工具找出一些內容幾乎不會改變的頁面，給它們設定OutputCache，但是，按照傳統的開發流程，我們需要針對每個頁面檔案執行以下操作：

　　1. 簽出頁面檔案。

　　2. 新增OutputCache指令。

　　3. 重新發布頁面。

　　4. 簽入檔案（如果遇到多分支並行，還可能需要合併操作）。

　　以上這些原始碼管理制度會讓一個簡單的事情複雜化，那麼，有沒一種更簡單的方法能解決這個問題呢？

　　接下來，本文將介紹一種方法，它利用ASP.NET自身的擴充套件性，以配置檔案的方式為頁面設定OutputCache引數。配置檔案其它就是一個XML檔案，內容如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<OutputCache xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" 
                        xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">
    <Settings>
        <Setting Duration="3" FilePath="/Pages/a3.aspx"  />
        <Setting Duration="10" FilePath="/Pages/a5.aspx"  />
    </Settings>
</OutputCache>

　　看了這段配置，我想您應該也能猜到它能有什麼作用。

　　每一行配置引數為一個頁面指定OutputCache所需要的引數，示例檔案為了簡單隻使用二個引數，其它可以支援的引數請參考OutputCache指令。

　　為了能讓這個配置檔案有效，需要在web.config中配置以下內容（適用於IIS7）：

<system.webServer>
    <modules>
        <add name="SetOutputCacheModule" type="WebSiteOptimize.SetOutputCacheModule, WebSiteOptimize" />
    </modules>
</system.webServer>

在這裡，我註冊了一個HttpModule，它的全部程式碼如下：

public class SetOutputCacheModule : IHttpModule
{
    static SetOutputCacheModule()
    {
        // 載入配置檔案
        string xmlFilePath = Path.Combine(HttpRuntime.AppDomainAppPath, "OutputCache.config");
        ConfigManager.LoadConfig(xmlFilePath);
    }

    public void Init(HttpApplication app)
    {
        app.PreRequestHandlerExecute += new EventHandler(app_PreRequestHandlerExecute);
    }

    void app_PreRequestHandlerExecute(object sender, EventArgs e)
    {
        HttpApplication app = (HttpApplication)sender;

        Dictionary<string, OutputCacheSetting> settings = ConfigManager.Settings;
        if( settings == null )
            throw new ConfigurationErrorsException("SetOutputCacheModule載入配置檔案失敗。");

        // 實現方法：
        // 查詢配置引數，如果找到匹配的請求，就設定OutputCache
        OutputCacheSetting setting = null;
        if( settings.TryGetValue(app.Request.FilePath, out setting) ) {
            setting.SetResponseCache(app.Context);
        }
    }

　　ConfigManager類用於讀取配置檔案，並啟用了檔案依賴技術，當配置檔案更新後，程式會自動重新載入：

internal static class ConfigManager
{
    private static readonly string CacheKey = Guid.NewGuid().ToString();

    private static Exception s_loadConfigException;
    private static Dictionary<string, OutputCacheSetting> s_settings;

    public static Dictionary<string, OutputCacheSetting> Settings
    {
        get{
            Exception exceptin = s_loadConfigException;
            if( exceptin != null )
                throw exceptin;

            return s_settings;
        }
    }

    public static void LoadConfig(string xmlFilePath)
    {
        Dictionary<string, OutputCacheSetting> dict = null;

        try {
            OutputCacheConfig config = XmlHelper.XmlDeserializeFromFile<OutputCacheConfig>(xmlFilePath, Encoding.UTF8);
            dict = config.Settings.ToDictionary(x => x.FilePath, StringComparer.OrdinalIgnoreCase);
        }
        catch( Exception ex ) {
            s_loadConfigException = new System.Configuration.ConfigurationException(
                "初始化SetOutputCacheModule時發生異常，請檢查" + xmlFilePath + "檔案是否配置正確。", ex);
        }


        if( dict != null ) {
            // 註冊快取移除通知，以便在使用者修改了配置檔案後自動重新載入。

            // 參考：細說 ASP.NET Cache 及其高階用法
            //          http://www.cnblogs.com/fish-li/archive/2011/12/27/2304063.html
            CacheDependency dep = new CacheDependency(xmlFilePath);
            HttpRuntime.Cache.Insert(CacheKey, xmlFilePath, dep,
                Cache.NoAbsoluteExpiration, Cache.NoSlidingExpiration, CacheItemPriority.NotRemovable, CacheRemovedCallback);
        }

        s_settings = dict;
    }


    private static void CacheRemovedCallback(string key, object value, CacheItemRemovedReason reason)
    {
        string xmlFilePath = (string)value;

        // 由於事件發生時，檔案可能還沒有完全關閉，所以只好讓程式稍等。
        System.Threading.Thread.Sleep(3000);

        // 重新載入配置檔案
        LoadConfig(xmlFilePath);
    }
}

　　有了AutoSetOutputCacheModule，我們就可以直接使用配置檔案為頁面設定OutputCache引數，而不需要修改任何頁面，是不是很容易使用？

　　說明：MyMVC框架已支援這種功能，所有相關的可以從MyMVC框架的原始碼中獲取。

　　建議：對於一些很少改變的頁面，快取頁是一種很有效的優化方法。

　啟用內容過期

　　每個網站都會有一些資原始檔（圖片，JS，CSS），這些檔案相對於ASPX頁面來說，它們的輸出內容極有可能在一段長時間之內不會有變化，而IIS在響應這類資原始檔時不會生成Cache-Control響應頭。在這種情況下，瀏覽器或許會快取它們，也許會再次發起請求（比如重啟後），總之就是快取行為不受控制且快取時間不夠長久。

　　有沒有想過可以把它們在瀏覽器中長久快取起來呢？

　　為了告訴瀏覽器將這些檔案長久快取起來，減少一些無意義的請求（提高頁面呈現速度），我們可以在IIS中啟用內容過期，這樣設定後，IIS就能生成Cache-Control響應頭，明確告訴瀏覽器將檔案快取多久。

　　在IIS6中，這個引數很好找到：

　　然而，在IIS7中，這個引數不容易被發現，需要以下操作才能找到：

　　選擇網站（或者網站子目錄）節點，雙擊【HTTP響應標頭】

　　再點選右邊的【設定常用標頭】連結，

　　此時將會顯示：

　　說明：【啟用內容過期】這個設定可以基於整個網站，也可以針對子目錄，或者一個具體的檔案。

　　注意：如果您在IIS7中針對某個子目錄或者檔案設定【啟用內容過期】，前面的對話方塊看起來是一模一樣的，

　　然而，在IIS6中，我們可以清楚地從對話方塊的標題欄中知道我們在做什麼：

　　有時真感覺IIS7的介面在退步！

　　最後我想說一句：可以直接為整個網站啟用內容過期，ASPX頁面是不會被快取的！

　　說到這裡可能有人會想：這個過期時間我該設定多久呢？

　　十分鐘，2個小時，一天，還是一個月？

　　在我看來，這個時間越久越好。

　　可能有人又會說了：萬一我要升級某個JS檔案怎麼辦，時間設定久了，使用者怎麼更新呢？

　　如果你問我這個問題，我也只能說是你的程式碼不合理（畢竟你解決不了升級問題），想知道原因的話，請繼續閱讀。

　解決資原始檔升級問題

　　對於一些規模不大的網站來說，通常會將資原始檔與程式檔案一起部署到一個網站中。

　　這時可能會採用下面的方式來引用JS或者CSS檔案：

<link type="text/css" href="aaaa.css" rel="Stylesheet" />
<script type="text/javascript" src="bbb.js"></script>

　　在這種情況下，如果使用了前面所說的【啟用內容過期】方法，那麼當有JS,CSS檔案需要升級時，由於瀏覽器的快取還沒有過期，所以就不會請求伺服器，此時會使用已快取的版本，因此可能會出現各種奇怪的BUG

　　對於前面談到的BUG，我認為根源在於引用JS,CSS檔案的方式有缺陷，那種方法完全沒有考慮到版本升級問題，正確的方法有二種：

　　1. 給檔名新增版本號，像jquery那樣，每個版本一個檔案(jquery-1.4.4.min.js)。

　　2. 在URL後面新增一個版本號，讓原先的URL失效。

　　第一種方法由於每次升級都產生了一個新檔案，所以不存在快取問題，但是，維護一大堆檔案的成本可能會比較大，因此我建議採用第二種方法來解決。

　　在MyMVC的示例程式碼中，我使用了下面的方法來引用這些資原始檔：

<%= HtmlExtension.RefCssFileHtml("/css/StyleSheet.css")%>
<%= HtmlExtension.RefJsFileHtml("/js/MyPage/fish.js")%>

　　在頁面執行時，會產生如下的輸出結果：

<link type="text/css" rel="Stylesheet" href="/css/StyleSheet.css?_t=634642185820000000" />
<script type="text/javascript" src="/js/MyPage/fish.js?_t=634642154020000000"></script>

　　這二個工具方法的實現程式碼如下（在MyMVC的示例程式碼中）：

private static readonly string s_root = HttpRuntime.AppDomainAppPath.TrimEnd('\\');

public static string RefJsFileHtml(string path)
{
    string filePath = s_root + path.Replace("/", "\\");
    string version = File.GetLastWriteTimeUtc(filePath).Ticks.ToString();
    return string.Format("<script type=\"text/javascript\" src=\"{0}?_t={1}\"></script>\r\n", path, version);
}

public static string RefCssFileHtml(string path)
{
    string filePath = s_root + path.Replace("/", "\\");
    string version = File.GetLastWriteTimeUtc(filePath).Ticks.ToString();
    return string.Format("<link type=\"text/css\" rel=\"Stylesheet\" href=\"{0}?_t={1}\" />\r\n", path, version);
}

　　上面這種獲取檔案版本號的方法，是一種比較簡單的解決方案。每個引用的地方在生成HTML程式碼時，都會訪問檔案的最後修改時間，這會給磁碟帶來一點讀的開銷，如果您擔心這種實現方式可能會給效能帶來影響，那麼也可以增加一個配置檔案的方式來解決（請自行實現），例如以下結構：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<ArrayOfFileVersion xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" 
                    xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">
    <FileVersion FilePath="/js/JScript.js" Version="255324" />
    <FileVersion FilePath="/css/StyleSheet.css" Version="2324235" />
</ArrayOfFileVersion>

　　如果您認為這種配置檔案需要手工維護，不夠自動化，還可以採用程式的方式自動在執行時維護一個列表，總之，直接引用資原始檔的方法是一種直接耦合，會給檔案升級帶來麻煩，我們可以通過一個外部方法來解開這個直接耦合（給FileVersion增加一個屬性還還可以將內部地址改成一個CDN地址）。

　啟用壓縮

　　壓縮響應結果也是常用的網站優化方法，由於現在的瀏覽器都已支援壓縮功能，因此，如果在服務端能壓縮響應結果，對於網速較慢的使用者來說，會減少很多網路傳輸時間，最終的體驗就是網頁顯示速度變快了！

　　IIS6雖然提供壓縮的設定介面，然而配置是基於伺服器級別的：

　注意：這裡的【應用程式檔案】不包括aspx，如果需要壓縮aspx的響應，需要手工修改x:\WINDOWS\system32\inetsrv\MetaBase.xml檔案（參考加大字號部分）：

<IIsCompressionScheme    Location ="/LM/W3SVC/Filters/Compression/gzip"
        HcCompressionDll="%windir%\system32\inetsrv\gzip.dll"
        HcCreateFlags="1"
        HcDoDynamicCompression="TRUE"
        HcDoOnDemandCompression="TRUE"
        HcDoStaticCompression="TRUE"
        HcDynamicCompressionLevel="9"
        HcFileExtensions="htm
            html
            txt
            js
            css
            htc"
        HcOnDemandCompLevel="10"
        HcPriority="1"
        HcScriptFileExtensions="asp
            exe
            aspx
            axd"
    >

　　說明：要修改MetaBase.xml，需要停止IIS Admin Service服務。

　　在IIS7中，我們可以在伺服器級別配置壓縮引數：

　　然後在每個網站中開啟或者關閉壓縮功能：

　　說明：IIS7中已經不再使用MetaBase.xml，所以我們找不到IIS6的那些設定了。 IIS7壓縮的過濾條件不再針對副檔名，而是採用了mimeType規則（儲存在applicationHost.config）。根據IIS7的壓縮規則，當我們啟用動態壓縮後，會壓縮aspx的響應結果。

　　二種壓縮方法的差別：

　　1. 靜態內容壓縮：當伺服器在第一次響應某個靜態檔案時，會生成一個壓縮後的結果，並儲存到磁碟中，以便重用。

　　2. 動態內容壓縮：【每次】在響應客戶端之前，壓縮響應結果，在記憶體中完成，因此會給CPU帶來一些負擔。

　　注意：要不要【啟用動態內容壓縮】這個引數，需要評估伺服器的CPU是否能以承受（觀察工作管理員或者檢視效能計數器）。

　刪除無用的HttpModule

　　對一個網站來說，ASP.NET提供的有些HttpMoudle可能並不是需要的，然而，如果你不去手工禁用它們，它們其實會一直執行。

　　比如 我會禁用下面這些HttpMoudle：

<httpModules>
    <remove name="Session"/>
    <remove name="RoleManager"/>
    <remove name="PassportAuthentication"/>
    <remove name="Profile"/>
    <remove name="ServiceModel"/>
</httpModules>

對於使用Forms身份認證的網站的來說，下面這些HttpModule也是可以禁用的：

<httpModules>
    <remove name="WindowsAuthentication"/>
    <remove name="FileAuthorization"/>
</httpModules>

　其它優化選項

　　優化ASP.NET網站是一個大的話題，除了部落格中介紹的這些方法之外，還有以下方法也是可以參考的：

　　1. 升級伺服器硬體配置。

　　2. 使用Windows Server 2008以上版本作業系統（網路效能比2003要好）。

　　3. 優化作業系統配置（例如禁用不需要的服務）。

　　4. 禁用除錯模式。

　　5. 網站使用專用應用程式池。

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