ASP.NET Core技术研究-全面认识Web服务器Kestrel
- 2020 年 4 月 24 日
- 笔记
- .NET Core, .NET Research, Asp.Net Core, c#, Nginx
因为IIS不支持跨平台的原因，我们在升级到ASP.NET Core后，会接触到一个新的Web服务器Kestrel。相信大家刚接触这个Kestrel时，会有各种各样的疑问。
今天我们全面认识一下ASP.NET Core的默认Web服务器Kestrel。
一、初识Kestrel
首先，Kestrel是一个跨平台的Web服务器，支持运行在Windows、macOS、Linux等操作系统中。Kestrel支持一下使用场景：
- HTTPS
- Opaque upgrade used to enable WebSockets（启用WebSocket情况下的不透明升级）
- Unix sockets for high performance behind Nginx（Nginx高性能模式下的Unix套接字）
- HTTP2（不支持macOS）
- 对外暴露有限的HTTP服务
- 更加安全，反向代理服务器做了一层过滤、防护和转发
- 通过反向代理服务器实现负载均衡和动态请求分发路由
- 减少域名使用，降低WAF防火墙防护成本
- 安全通信 (HTTPS) 配置，HTTPS转HTTP，仅反向代理服务器需要 X.509 证书，并且该服务器可使用普通 HTTP 协议与内部网络的应用服务器通信。
三、Kestrel支持特性之-HTTP/2
Kestrel在以下操作系统和.NET Core版本下支持HTTP/2
操作系统：
- 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 的未来版本将支持 HTTP/2
macOS 的未来版本将支持 †HTTP/2。 ‡Kestrel 在 Windows Server 2012 R2 和 Windows 8.1 上对 HTTP/2 的支持有限。
目标框架：.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内置了package：Microsoft.AspNetCore.Server.Kestrel ，即原生对Kestrel的支持：
大家可以找到ASP.NET Core 3.1的本地目录：C:\Program Files\dotnet\packs\Microsoft.AspNetCore.App.Ref\3.1.0\ref\netcoreapp3.1 中找到Kestrel相关的dll：
当我们新建一个ASP.NET Core Project，在Program.cs类中有以下代码，
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>();
});
}
我们通过查看ConfigureWebDefaults的实现源码可以发现，在其内部调用了UseKestrel()方法，即ASP.NET Core默认使用Kestrel Web服务器！
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();
}
以上详细的代码可以参考，上一篇博文：.NET Core技术研究-主机Host
五、Kestrel的一些选项
我们可以使用 webBuilder.ConfigureKestrel设置Kestrel的一些选项：
接下来，我们看一下Kestrel Web服务器提供了哪些选项设置：
1. KeepAliveTimeout：保持活动会话超时时间
默认2分钟，可以用以下代码进行设置：
serverOptions.Limits.KeepAliveTimeout = TimeSpan.FromMinutes(2);
2. 客户端最大连接数： MaxConcurrentConnections、 MaxConcurrentUpgradedConnections
默认情况下，最大连接数不受限制；
可以通过 MaxConcurrentConnections，设置整个应用设置并发打开的最大 TCP 连接数。
对于已从 HTTP 或 HTTPS 升级到另一个协议（例如，Websocket 请求）的连接，有一个单独的限制MaxConcurrentUpgradedConnections。 连接升级后，不会计入 MaxConcurrentConnections 限制。
可以用以下代码进行设置：
serverOptions.Limits.MaxConcurrentConnections = 100; serverOptions.Limits.MaxConcurrentUpgradedConnections = 100;
3. 请求正文最大大小： MaxRequestBodySize
默认的请求正文最大大小为 30,000,000 字节，大约 28.6 MB
serverOptions.Limits.MaxRequestBodySize = 10 * 1024;
在 ASP.NET Core MVC 应用中替代限制的推荐方法是在操作方法上使用 RequestSizeLimitAttribute 属性：
[RequestSizeLimit(100000000)] public IActionResult MyActionMethod()
4. 请求正文最小数据速率 MinRequestBodyDataRate MinResponseDataRate
Kestrel 每秒检查一次数据是否以指定的速率（字节/秒）传入。 如果速率低于最小值，则连接超时。
宽限期是 Kestrel 提供给客户端用于将其发送速率提升到最小值的时间量；在此期间不会检查速率。 宽限期可以尽可能地避免最初由于 TCP 慢启动而以较慢速率发送数据的连接中断。
默认的最小速率为 240 字节/秒，包含 5 秒的宽限期。
最小速率也适用于HttpResponse响应。 除了属性和接口名称中具有 RequestBody 或 Response 以外，用于设置请求限制和响应限制的代码相同。
serverOptions.Limits.MinRequestBodyDataRate = new MinDataRate(bytesPerSecond: 100, gracePeriod: TimeSpan.FromSeconds(10)); serverOptions.Limits.MinResponseDataRate = new MinDataRate(bytesPerSecond: 100, gracePeriod: TimeSpan.FromSeconds(10));
5. 请求Header超时 RequestHeadersTimeout
获取或设置服务器接收请求标头所花费的最大时间量。 默认值为 30 秒。
serverOptions.Limits.RequestHeadersTimeout = TimeSpan.FromMinutes(1);
6. 每个连接的最大的请求流的数量 MaxStreamsPerConnection
Http2.MaxStreamsPerConnection 限制每个 HTTP/2 连接的并发请求流的数量。 拒绝过多的流。
serverOptions.Limits.Http2.MaxStreamsPerConnection = 100;
7. 标题表大小
HPACK 解码器解压缩 HTTP/2 连接的 HTTP 标头。 Http2.HeaderTableSize 限制 HPACK 解码器使用的标头压缩表的大小。 该值以八位字节提供，且必须大于零 (0)。
serverOptions.Limits.Http2.HeaderTableSize = 4096;
8. 最大帧大小 Http2.MaxFrameSize
Http2.MaxFrameSize 表示服务器接收或发送的 HTTP/2 连接帧有效负载的最大允许大小。 该值以八位字节提供，必须介于 2^14 (16,384) 和 2^24-1 (16,777,215) 之间。
serverOptions.Limits.Http2.MaxFrameSize = 16384;
9. 最大请求头大小 Http2.MaxRequestHeaderFieldSize
Http2.MaxRequestHeaderFieldSize 表示请求标头值的允许的最大大小（用八进制表示）。 此限制适用于名称和值的压缩和未压缩表示形式。 该值必须大于零 (0)。
serverOptions.Limits.Http2.MaxRequestHeaderFieldSize = 8192;
10. 初始连接窗口大小 Http2.InitialConnectionWindowSize
Http2.InitialConnectionWindowSize 表示服务器一次性缓存的最大请求主体数据大小（每次连接时在所有请求（流）中汇总，以字节为单位）。 请求也受 Http2.InitialStreamWindowSize 限制。 该值必须大于或等于 65,535，并小于 2^31 (2,147,483,648)。
默认值为 128 KB (131,072)
serverOptions.Limits.Http2.InitialConnectionWindowSize = 131072;
11. 初始流窗口大小 Http2.InitialStreamWindowSize
Http2.InitialStreamWindowSize 表示服务器针对每个请求（流）的一次性缓存的最大请求主体数据大小（以字节为单位）。 请求也受 Http2.InitialConnectionWindowSize 限制。 该值必须大于或等于 65,535，并小于 2^31 (2,147,483,648)。
默认值为 96 KB (98,304)
serverOptions.Limits.Http2.InitialStreamWindowSize = 98304;
12. 同步IO AllowSynchronousIO
AllowSynchronousIO 控制是否允许对请求和响应使用同步 IO。 默认值为 false。这个设置需要注意一下：
大量的阻止同步 IO 操作可能会导致线程池资源不足，进而导致应用无响应。 仅在使用不支持异步 IO 的库时，才启用 AllowSynchronousIO。
serverOptions.AllowSynchronousIO = true;
以上是ASP.NET Core Web服务器Kestrel的一些研究和梳理，分享给大家。
周国庆
2020/4/24
