ASP.NET Core技術研究-全面認識Web服務器Kestrel
- 2020 年 4 月 24 日
- 筆記
- .NET Core, .NET Research, Asp.Net Core, c#, Nginx
因為IIS不支持跨平台的原因，我們在升級到ASP.NET Core後，會接觸到一個新的Web服務器Kestrel。相信大家剛接觸這個Kestrel時，會有各種各樣的疑問。
今天我們全面認識一下ASP.NET Core的默認Web服務器Kestrel。
一、初識Kestrel
首先，Kestrel是一個跨平台的Web服務器，支持運行在Windows、macOS、Linux等操作系統中。Kestrel支持一下使用場景：
- HTTPS
- Opaque upgrade used to enable WebSockets（啟用WebSocket情況下的不透明升級）
- Unix sockets for high performance behind Nginx（Nginx高性能模式下的Unix套接字）
- HTTP2（不支持macOS）
- 對外暴露有限的HTTP服務
- 更加安全，反向代理服務器做了一層過濾、防護和轉發
- 通過反向代理服務器實現負載均衡和動態請求分發路由
- 減少域名使用，降低WAF防火牆防護成本
- 安全通信 (HTTPS) 配置，HTTPS轉HTTP，僅反向代理服務器需要 X.509 證書，並且該服務器可使用普通 HTTP 協議與內部網絡的應用服務器通信。
三、Kestrel支持特性之-HTTP/2
Kestrel在以下操作系統和.NET Core版本下支持HTTP/2
操作系統：
- Windows Server 2016/Windows 10 或更高版本
- 具有 OpenSSL 1.0.2 或更高版本的 Linux（例如，Ubuntu 16.04 或更高版本）
- macOS 的未來版本將支持 HTTP/2
macOS 的未來版本將支持 †HTTP/2。 ‡Kestrel 在 Windows Server 2012 R2 和 Windows 8.1 上對 HTTP/2 的支持有限。
目標框架：.NET Core 2.2 或更高版本
四、在ASP.NET Core中使用Kestrel
在ASP.NET Core的框架Microsoft.AspNetCore.App內置了package：Microsoft.AspNetCore.Server.Kestrel ，即原生對Kestrel的支持：
大家可以找到ASP.NET Core 3.1的本地目錄：C:\Program Files\dotnet\packs\Microsoft.AspNetCore.App.Ref\3.1.0\ref\netcoreapp3.1 中找到Kestrel相關的dll：
當我們新建一個ASP.NET Core Project，在Program.cs類中有以下代碼，
public class Program
{
public static void Main(string[] args)
{
CreateHostBuilder(args).Build().Run();
}
public static IHostBuilder CreateHostBuilder(string[] args) =>
Host.CreateDefaultBuilder(args)
.ConfigureWebHostDefaults(webBuilder =>
{
webBuilder.UseStartup<Startup>();
});
}
我們通過查看ConfigureWebDefaults的實現源碼可以發現，在其內部調用了UseKestrel()方法，即ASP.NET Core默認使用Kestrel Web服務器！
internal static void ConfigureWebDefaults(IWebHostBuilder builder)
{
builder.ConfigureAppConfiguration((ctx, cb) =>
{
if (ctx.HostingEnvironment.IsDevelopment())
{
StaticWebAssetsLoader.UseStaticWebAssets(ctx.HostingEnvironment, ctx.Configuration);
}
});
builder.UseKestrel((builderContext, options) =>
{
options.Configure(builderContext.Configuration.GetSection("Kestrel"));
})
.ConfigureServices((hostingContext, services) =>
{
// Fallback
services.PostConfigure<HostFilteringOptions>(options =>
{
if (options.AllowedHosts == null || options.AllowedHosts.Count == 0)
{
// "AllowedHosts": "localhost;127.0.0.1;[::1]"
var hosts = hostingContext.Configuration["AllowedHosts"]?.Split(new[] { ';' }, StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);
// Fall back to "*" to disable.
options.AllowedHosts = (hosts?.Length > 0 ? hosts : new[] { "*" });
}
});
// Change notification
services.AddSingleton<IOptionsChangeTokenSource<HostFilteringOptions>>(
new ConfigurationChangeTokenSource<HostFilteringOptions>(hostingContext.Configuration));
services.AddTransient<IStartupFilter, HostFilteringStartupFilter>();
if (string.Equals("true", hostingContext.Configuration["ForwardedHeaders_Enabled"], StringComparison.OrdinalIgnoreCase))
{
services.Configure<ForwardedHeadersOptions>(options =>
{
options.ForwardedHeaders = ForwardedHeaders.XForwardedFor | ForwardedHeaders.XForwardedProto;
// Only loopback proxies are allowed by default. Clear that restriction because forwarders are
// being enabled by explicit configuration.
options.KnownNetworks.Clear();
options.KnownProxies.Clear();
});
services.AddTransient<IStartupFilter, ForwardedHeadersStartupFilter>();
}
services.AddRouting();
})
.UseIIS()
.UseIISIntegration();
}
以上詳細的代碼可以參考，上一篇博文：.NET Core技術研究-主機Host
五、Kestrel的一些選項
我們可以使用 webBuilder.ConfigureKestrel設置Kestrel的一些選項：
接下來，我們看一下Kestrel Web服務器提供了哪些選項設置：
1. KeepAliveTimeout：保持活動會話超時時間
默認2分鐘，可以用以下代碼進行設置：
serverOptions.Limits.KeepAliveTimeout = TimeSpan.FromMinutes(2);
2. 客戶端最大連接數： MaxConcurrentConnections、 MaxConcurrentUpgradedConnections
默認情況下，最大連接數不受限制；
可以通過 MaxConcurrentConnections，設置整個應用設置並發打開的最大 TCP 連接數。
對於已從 HTTP 或 HTTPS 升級到另一個協議（例如，Websocket 請求）的連接，有一個單獨的限制MaxConcurrentUpgradedConnections。 連接升級後，不會計入 MaxConcurrentConnections 限制。
可以用以下代碼進行設置：
serverOptions.Limits.MaxConcurrentConnections = 100; serverOptions.Limits.MaxConcurrentUpgradedConnections = 100;
3. 請求正文最大大小： MaxRequestBodySize
默認的請求正文最大大小為 30,000,000 位元組，大約 28.6 MB
serverOptions.Limits.MaxRequestBodySize = 10 * 1024;
在 ASP.NET Core MVC 應用中替代限制的推薦方法是在操作方法上使用 RequestSizeLimitAttribute 屬性：
[RequestSizeLimit(100000000)] public IActionResult MyActionMethod()
4. 請求正文最小數據速率 MinRequestBodyDataRate MinResponseDataRate
Kestrel 每秒檢查一次數據是否以指定的速率（位元組/秒）傳入。 如果速率低於最小值，則連接超時。
寬限期是 Kestrel 提供給客戶端用於將其發送速率提升到最小值的時間量；在此期間不會檢查速率。 寬限期可以儘可能地避免最初由於 TCP 慢啟動而以較慢速率發送數據的連接中斷。
默認的最小速率為 240 位元組/秒，包含 5 秒的寬限期。
最小速率也適用於HttpResponse響應。 除了屬性和接口名稱中具有 RequestBody 或 Response 以外，用於設置請求限制和響應限制的代碼相同。
serverOptions.Limits.MinRequestBodyDataRate = new MinDataRate(bytesPerSecond: 100, gracePeriod: TimeSpan.FromSeconds(10)); serverOptions.Limits.MinResponseDataRate = new MinDataRate(bytesPerSecond: 100, gracePeriod: TimeSpan.FromSeconds(10));
5. 請求Header超時 RequestHeadersTimeout
獲取或設置服務器接收請求標頭所花費的最大時間量。 默認值為 30 秒。
serverOptions.Limits.RequestHeadersTimeout = TimeSpan.FromMinutes(1);
6. 每個連接的最大的請求流的數量 MaxStreamsPerConnection
Http2.MaxStreamsPerConnection 限制每個 HTTP/2 連接的並發請求流的數量。 拒絕過多的流。
serverOptions.Limits.Http2.MaxStreamsPerConnection = 100;
7. 標題表大小
HPACK 解碼器解壓縮 HTTP/2 連接的 HTTP 標頭。 Http2.HeaderTableSize 限制 HPACK 解碼器使用的標頭壓縮表的大小。 該值以八位位元組提供，且必須大於零 (0)。
serverOptions.Limits.Http2.HeaderTableSize = 4096;
8. 最大幀大小 Http2.MaxFrameSize
Http2.MaxFrameSize 表示服務器接收或發送的 HTTP/2 連接幀有效負載的最大允許大小。 該值以八位位元組提供，必須介於 2^14 (16,384) 和 2^24-1 (16,777,215) 之間。
serverOptions.Limits.Http2.MaxFrameSize = 16384;
9. 最大請求頭大小 Http2.MaxRequestHeaderFieldSize
Http2.MaxRequestHeaderFieldSize 表示請求標頭值的允許的最大大小（用八進制表示）。 此限制適用於名稱和值的壓縮和未壓縮表示形式。 該值必須大於零 (0)。
serverOptions.Limits.Http2.MaxRequestHeaderFieldSize = 8192;
10. 初始連接窗口大小 Http2.InitialConnectionWindowSize
Http2.InitialConnectionWindowSize 表示服務器一次性緩存的最大請求主體數據大小（每次連接時在所有請求（流）中匯總，以位元組為單位）。 請求也受 Http2.InitialStreamWindowSize 限制。 該值必須大於或等於 65,535，並小於 2^31 (2,147,483,648)。
默認值為 128 KB (131,072)
serverOptions.Limits.Http2.InitialConnectionWindowSize = 131072;
11. 初始流窗口大小 Http2.InitialStreamWindowSize
Http2.InitialStreamWindowSize 表示服務器針對每個請求（流）的一次性緩存的最大請求主體數據大小（以位元組為單位）。 請求也受 Http2.InitialConnectionWindowSize 限制。 該值必須大於或等於 65,535，並小於 2^31 (2,147,483,648)。
默認值為 96 KB (98,304)
serverOptions.Limits.Http2.InitialStreamWindowSize = 98304;
12. 同步IO AllowSynchronousIO
AllowSynchronousIO 控制是否允許對請求和響應使用同步 IO。 默認值為 false。這個設置需要注意一下：
大量的阻止同步 IO 操作可能會導致線程池資源不足，進而導致應用無響應。 僅在使用不支持異步 IO 的庫時，才啟用 AllowSynchronousIO。
serverOptions.AllowSynchronousIO = true;
以上是ASP.NET Core Web服務器Kestrel的一些研究和梳理，分享給大家。
周國慶
2020/4/24
