Orchard源码分析（3）：Orchard.WarmupStarter程序集

概述

Orchard.WarmupStarter程序集包含三个类：WarmupUtility、WarmupHttpModule和Starter<T>。该程序集主要为Orchard应用启动初始化服务。
一、WarmupUtility类 该类是一个静态工具类，包含一个静态只读String型字段WarmupFilesPath，以及三个方法EncodeUrl、ToUrlString和DoBeginRequest。

1、WarmupFilesPath其值为"~/App_Data/Warmup/"。

        public static readonly string WarmupFilesPath = "~/App_Data/Warmup/" ;

2、 EncodeUrl方法与HttpServerUtility.UrlEncode或HttpUtility.UrlEncode等方法执行结果是不相同 的，它将一个url字符串转换成另一个只包含数字、字母和下滑线的字符串，使之能够作为友好文件名。比如调用 Encodeurl("http://localhost:30320/OrchardLocal/".Trim('/'))将返回字符 串"http_3A_2F_2Flocalhost_3A30320_2Forchardlocal"。

        public static string EncodeUrl( string url) {

            if (String .IsNullOrWhiteSpace(url)) {

                throw new ArgumentException( "url can't be empty");

            }

 

            var sb = new StringBuilder();

            foreach (var c in url.ToLowerInvariant()) {

                // only accept alphanumeric chars

                if ((c >= 'a' && c <= 'z') || (c >= '0' && c <= '9' )) {

                    sb.Append(c);

                }

                    // otherwise encode them in UTF8

                else {

                    sb.Append( "_");

                    foreach (var b in Encoding.UTF8.GetBytes(new [] { c })) {

                        sb.Append(b.ToString( "X"));

                    }

                }

            }

 

            return sb.ToString();

        }

  

3、ToUrlString方法一般情况下等效于Request.Url.AbsoluteUri属性的值，源码注释说如果使用了代理请求、负载平衡等可能获取不了真实的绝对Url地址，关于这方面我不太熟悉。

        public static string ToUrlString( HttpRequest request) {

            return string .Format("{0}://{1}{2}", request.Url.Scheme, request.Headers[ "Host"], request.RawUrl);

        }

  

4、DoBeginRequest方法接收一个HttpApplication型参数，返回一个bool值表示是否已经在该方法内处理了BeginRequest事件。

首 先它通过上面提到的两个方法根据当前请求的绝对Url地址生成一个文件名，然后与WarmupFilesPath字段组合成一个物理文件系统路径。比如对 于请求"http://localhost:30320/OrchardLocal/"，生成的物理文件系统路径可能是 @"E:\Orchard.Source.1.4.1.0\src\Orchard.Web\App_Data\Warmup \http_3A_2F_2Flocalhost_3A30320_2Forchardlocal"。DoBeginRequest方法会检查该文件是否 存在。如果存在，则直接Response.WriteFile输出并返回true。如果不存在，则继续检测请求Url对应的物理文件系统路径下是否存在文 件。比如对于请求"http://localhost:30320/OrchardLocal/Default.aspx"，将会检测网站目录下是否存在 Default.aspx。如果存在，将不会进入ASP.NET  MVC管道处理（当然，MVC也可以在物理文件存在的情况下继续进行路由），直接返回true。这两种情况之外，方法将返回false。该方法会在 WarmupHttpModule类中被使用，如果返回值是false将会把请求放入一个请求队列中——后面将详述。

        public static bool DoBeginRequest( HttpApplication httpApplication) {

            // use the url as it was requested by the client

            // the real url might be different if it has been translated (proxy, load balancing, ...)

            var url = ToUrlString(httpApplication.Request);

            var virtualFileCopy = WarmupUtility .EncodeUrl(url.Trim('/'));

            var localCopy = Path .Combine(HostingEnvironment.MapPath(WarmupFilesPath), virtualFileCopy);

 

            if (File .Exists(localCopy)) {

                // result should not be cached, even on proxies

                httpApplication.Response.Cache.SetExpires( DateTime.UtcNow.AddDays(-1));

                httpApplication.Response.Cache.SetValidUntilExpires( false);

                httpApplication.Response.Cache.SetRevalidation( HttpCacheRevalidation.AllCaches);

                httpApplication.Response.Cache.SetCacheability( HttpCacheability.NoCache);

                httpApplication.Response.Cache.SetNoStore();

 

                httpApplication.Response.WriteFile(localCopy);

                httpApplication.Response.End();

                return true ;

            }

 

            // there is no local copy and the file exists

            // serve the static file

            if (File .Exists(httpApplication.Request.PhysicalPath)) {

                return true ;

            }

 

            return false ;

        }

 

二、WarmupHttpModule类和Starter<T>类 这两个类是本文将重点分析的类，这里放在一起来分析。WarmupHttpModule类是一个HttpModule，处理异步BeginRequest事件。WarmupHttpModule已经在~/Web.config进行过注册。Starter<T>类则处理初始化相关事宜。

 

首先我们来重现两类异常，然后看Orchard中是如何利用这两个类来解决的。

1、模拟初始化异常 通过项目模板新建立一个ASP.NET MVC的项目，在Global.asax.cs文件Application_Start方法开头throw一个异常出来：

    throw new Exception();

然后启动调试。在第一次请求发生时，抛出初始化异常：

但第二次(刷新页面)及以后的请求将可能导致请求如果找不到合适的路由，将会显示404错误页:

 

这 种情况下，就不得不重新启动站点了。这对于调试、用户使用上来说非常不友好。当然ASP.NET  WebForm程序初始化的时候也存在着类似的问题。你可能会想，在初始化有异常的时候可以继续初始化——如果初始化一直报错就可能导致一个死循环(可通 过初始化计数避免，但毕竟不是好的方式)。另外，如果初始化太耗时，则可能会导致将要模拟的第二种异常。

 

2、模拟"服务器太忙"异常

通过项目模板新建立一个ASP.NET MVC的项目，在Global.asax.cs文件Application_Start方法中Sleep 10分钟模拟耗时初始化操作：

    Thread .Sleep(1000 * 60 * 10);

然后再创建一个控制台程序对网站进行10000次并发请求，核心代码：

    static void Main(string[] args)

    {

         //网址根据实际情况调整

         String url = "http://localhost:10670/" ;  

         for (int i = 0; i < 10000; i++)

         {

              WebRequest request = WebRequest.Create(url);

              request.BeginGetResponse(ar=>

              {

                  using (WebResponse response = request.EndGetResponse(ar))

                  {

                      Console.WriteLine( "Length:{0} {1}",response.ContentLength,DateTime.Now.ToString())

                  }

               },

               null);

         }

         Console.ReadKey();

    }

在VS中运行网站，打开任务管理器，WebDev.WebServer40.EXE的线程数为17(可能会有差异)

然后启动控制台应用程序，运行一段时间后再看任务管理器,WebDev.WebServer40.EXE的线程数达到129个。在我的电脑上，这时候控制台程序已经报异常"远程服务器返回错误: (503) 服务器不可用。" 退出控制台程序，马上在浏览器打开：http://localhost:10670/，出现错误：

 

 

注意，要确保运行控制台测试程序的时候网站没有初始化过，否则看不到效果。

 

WebDev.WebServer 或IIS等Web服务器的线程池中能创建的线程数毕竟是有限的，能并发处理的请求任务也是有限的。当Web服务器发现有太多的请求任务来不及处理的时候， 将会导致该错误。像Orchard这类网站，在启动并初始化的时候会进行大量耗时的操作，如果这时候有大量的请求进入，如果不采用合适的处理方式，很快线 程将被耗光并且导致未处理的请求任务过多。

总结问题：ASP.NET初始化操作时，初始化异常不能方便的重现，并且不能继续尝试初始化操作，除非重启应用程序；由于Web服务器能处理并发请求任务数的限制，有可能导致“服务器太忙”的错误。
Orchard.WarmupStarter程序集正是为了解决这些问题。Orchard的初始化步骤如下：
1、在第1次请求发生时，Application_Start方法得以执行，创建 Orchard.WarmupStarter.Starter<T>对象，并调用该对象的OnApplicationStart方法。 OnApplicationStart方法又调用LaunchStartupThread方法。

    public void OnApplicationStart(HttpApplication application)

    {

        LaunchStartupThread(application);

    }

2、LaunchStartupThread方法会通过线程池启动一个新的线程进行异步初始化操作。

     public void LaunchStartupThread(HttpApplication application)

    {

        // Make sure incoming requests are queued

        WarmupHttpModule.SignalWarmupStart();

 

        ThreadPool.QueueUserWorkItem(

            state =>

            {

                try

                {

                    var result = _initialization(application);

                    _initializationResult = result;

                }

                catch (Exception e)

                {

                    lock (_synLock)

                    {

                        _error = e;

                        _previousError = null;

                    }

                }

                finally

                {

                    // Execute pending requests as the initialization is over

                    WarmupHttpModule.SignalWarmupDone();

                }

            });

    }

 

由 于是新开线程进行初始化操作，在初始化过程中，第一次请求会在管道中继续进行,这时候也有可能会有新的请求进入。如果在初始化操作完成之前，任由这些请求 进行下去，很可能得不到要想的结果。所以Orchard提供了一个异步HttpMoudle，即 Orchard.WarmupStarter.WarmupHttpModule。在初始化正在进行时，将请求的异步BeginRequest处理"暂 停"在那儿，等初始化完成后(不管失败与否)，让异步BeginRequest处理完成。在初始化的过程中如果有异常发生，则会将异常记录下来。

LaunchStartupThread方法首先调用WarmupHttpModule的静态方法SignalWarmupStart，用于初始化一个静 态List<Action>列表，该列表保存异步结果WarmupAsyncResult类的Completed方法。在初始化完成后，不管 成功与否，Completed方法都将会得到调用以保证"暂停"在那的异步BeginRequest处理完成，即WarmupHttpModule的静态 方法SignalWarmupDone。
3、在异步BeginRequest事件处理完成后，将处理同步BeginRequest事件。事件处理程序将检查上一次初始化请求是否有异常发生；如果 检查到有异常发生，则会再次执行LaunchStartupThread方法尝试新的初始化操作；如果新的初始化没有异常发生，就"忘记"上次初始化出现 过异常，否则将本次异常进行记录，抛出上次初始化异常。 注意：在再次执行LaunchStartupThread方法时，如果有新的请求进入，也会将请求的异步BeginRequest处理"暂停"在那里，直到初始化完成。请查看Starter<T>的OnBeginRequest方法的代码：

    public void OnBeginRequest(HttpApplication application)

    {

        // Initialization resulted in an error

        if (_error != null )

        {

            // Save error for next requests and restart async initialization.

            // Note: The reason we have to retry the initialization is that the

            //       application environment may change between requests,

            //       e.g. App_Data is made read-write for the AppPool.

            bool restartInitialization = false ;

 

            lock (_synLock)

            {

                if (_error != null )

                {

                    _previousError = _error;

                    _error = null;

                    restartInitialization = true;

                }

            }

 

            if (restartInitialization)

            {

                LaunchStartupThread(application);

            }

        }

 

        // Previous initialization resulted in an error (and another initialization is running)

        if (_previousError != null )

        {

            throw new ApplicationException( "Error during application initialization" , _previousError);

        }

 

        // Only notify if the initialization has successfully completed

        if (_initializationResult != null )

        {

            _beginRequest(application, _initializationResult);

        }

    }

可以放心，如果上次初始化出现异常，不会导致多个同步BeginRequest事件处理程序尝试都去执行LaunchStartupThread方法，Orchard加了个lock以保证线程安全。

 

下面看看Orchard是不是解决了上述提到的两个问题。

首先，修改LaunchStartupThread方法，使初始化线程总是抛出异常：

    public void LaunchStartupThread(HttpApplication application)

    {

        // ...

                try

                {

                    throw new Exception( DateTime.Now.ToString());

                    var result = _initialization(application);

                    _initializationResult = result;

                }

        // ...

    }

启动站点，隔几秒刷新一次页面，根据输出的时间可以看到总是抛出上一次初始化的异常。

 

最后，我们来模拟一次在初始化时大量请求涌入的情况。修改LaunchStartupThread方法，让初始化看起来更耗时：

     public void LaunchStartupThread(HttpApplication application)

    {

        // ...

                try

                {

                    Thread.Sleep(1000 * 60 * 2);

                    var result = _initialization(application);

                    _initializationResult = result;

                }

        // ...

    }

启动Orchard,接着启动控制台测试程序(请求URL要修改成Orchard站点的)，查看任务管理器，可以看到WebDev.WebServer40.EXE的线程始终保持在比较低的范围：

初始化完毕后，WebDev.WebServer40.EXE的线程数有所下降，但是CPU却消耗很多，这是因为它现在正在处理10000个等待的请求，所以是正常的：
   别忘记了最初我们分析的WarmupUtility类，为了在初始化的同时能够响应用户请求，我们在"~/App_Data/Warmup/"对应目录下 手工新建一个名为"http_3A_2F_2Flocalhost_3A30320_2Forchardlocal"的文件，当然具体文件名要根据实际情 况来定。再次初始化网站并运行控制台测试程序：

可以看到，浏览器(发送第一个请求)、控制台程序(模拟初始化过程中的若干请求)能得到及时响应，而Web服务器的的性能保持在一个比较稳定的水平。

 

这里我们只是手工制作了个首页的WarmUp文件，但是在初始化过程中用户可能访问任何一个可以访问的页面。Orchard提供了一个Orchare.WarmUp模块，可以用来生成对应的静态文件。

 

另外，虽然我们上面只考虑了初始化的情况，实际上Orchare.WarmUp模块对于运行时提高服务器吞吐能力也是大有好处的。

 

相关类型：

Orchard.WarmupStarter.WarmupUtility

Orchard.WarmupStarter.WarmupHttpModule: IHttpModule

Orchard.WarmupStarter.Starter<T>

Orchard.Environment.OrchardStarter

Orchard.Environment.DefaultOrchardHost : IOrchartHost

Orchard.Web.MvcApplication

参考资料：

通过 ASP.NET 异步编程实现可扩展的应用程序 HTTP 处理程序和 HTTP 模块概述 演练：创建和注册自定义 HTTP 模块