ASP.NET MVC随想录——漫谈OWIN

什么是OWIN

OWIN是Open Web Server Interface for .NET的首字母缩写，他的定义如下：

OWIN在.NET Web Servers与Web Application之间定义了一套标准接口，OWIN的目标是用于解耦Web Server和Web Application。基于此标准，鼓励开发者开发简单、灵活的模块，从而推进.NET Web Development开源生态系统的发展。

正如你看到的这样，OWIN是接口、契约，而非具体的代码实现，仅仅是规范(specifications)，所以要实现自定义基于OWIN的Web Server必须要实现此规范。

历时两年（2010-2012），OWIN的规范终于完成并且当前版本是1.0，在OWIN的官网上可以看到更具体的信息。

为什么我们需要OWIN

过去，IIS作为.NET 开发者来说是最常用的Web Server（没有之一），源于微软产品的紧耦合关系，我们不得不将Website、Web Application、Web API等部署在IIS上，事实上在2010年前并没有什么不妥，但随着近些年来Web的发展，特别是移动互联网飞速发展，IIS作为Web Server已经暴露出他的不足了。主要体现在两个方面，ASP.NET (System.Web)紧耦合IIS，IIS紧耦合OS，这就意味着，我们的Web Framework必须部署在微软的操作系统上，难以跨平台。

ASP.NET 和 IIS

我们知道，不管是ASP.NET MVC 还是ASP.NET WEB API 等都是基于ASP.NET Framework的，这种关系从前缀就可以窥倪出来。而ASP.NET的核心正是System.Web这个程序集，而且System.Web紧耦合IIS，他存在于.NET Framework中。所以，这导致了Web Framework严重的局限性：

• ASP.NET 的核心System.Web，而System.Web紧耦合IIS
• System.Web 是.NET Framework重要组成，已有15年以上历史，沉重、冗余，性能差，难于测试，约2.5M
• System.Web要更新和发布新功能必须等待.NET Framework发布
• .但NET Framework是Windows的基础，往往不会随意更新。

所以要想获取最新的Web Framework是非常麻烦的，幸运的事，微软已经意识到了问题的严重性，最新的Web Framework都是通过Nuget来获取。

当然这是一部分原因，还有一层原因是ASP.NET & IIS实在太过于笨重，如何讲呢？

复杂的生命周期已成为累赘？简单来说，当请求到达服务器时，Windows内核组件HTTP.SYS组件捕获请求，他会分析请求并决定是否交给IIS来处理，当请求到达IIS之后，IIS会根据处理程序映射来匹配请求并交给对应的程序集（实现了ISAPI接口，比如我们熟知的aspnet_isapi.dll是专门用来处理ASP.NET Application）处理，最后加载了CLR运行环境，将请求交给aspnet_wp.exe去处理，这时复杂的ASP.NET生命周期往往令人头大，但事实上有很多时候我们并不需要他。

如下图所示ASP.NET Architecture：

打开IIS，你会发现他提供了非常丰富的功能：缓存、身份验证、压缩、加密等。但随着移动互联网蓬勃的发展，特别是HTML 5越来越成熟的今天，我们看到越来越多的操作发生在客户端，而不是沉重的从服务器产生HTML返回，更多的是通过异步AJAX返回原生的数据。同理，对于 APP来说我们只需要Mobile Service返回数据。显然IIS显得笨重了点，而且IIS作为微软产品系的一环，耦合程度太高。所以我们迫切需要轻量、快速、可扩展的宿主来承载Web Application和Web Service。

IIS 和 OS

IIS必须是安装并运行在Windows操作系统中，这是微软产品的一贯风格，环环相套，但不得不考虑他们的限制和局限性：

• IIS往往和操作系统（Windows Server）绑定在一起，这意味着对于一些新功能如WebSocket Protocol ，我们不得不等待操作系统Windows Sever 2012、Windows 8的发布（IIS 8.0）。
• 为了使用WebSocket这类新特性，他仅被IIS 8.0支持，如下所示：

这时你不得不去升级IIS，但升级操作系统可能会引发旧系统的不稳定性，所以要想平稳的升级IIS并不是简单的。

• IIS作为经典的Web Server必须安装在Windows系统中，Windows Server需要授权使用。

正是由于微软产品系紧耦合的关系，才造成跨平台上的不足，这也是被饱受诟病。所以我们需要OWIN来解耦，在面向对象的世界里，接口往往是解耦的关键，如下图所示：

使用OWIN，Web Framework不再依赖IIS和OS，这意味着你能使用任何你想的来替换IIS(比如：Katana或者Nowin)，并且在必要时随时升级，而不是更新操作系统。当然，如果你需要的话，你可以构建自定义的宿主和Pipeline去处理Http 请求。

这一切的改变都是由于OWIN的出现，他提供了明晰的规范以便我们快速灵活的去扩展Pipeline来处理Http请求，甚至可以不写任何一句代码来切换不同的Web Server，前提是这些Web Server 遵循OWIN规范。

OWIN的规范

现在我们已经了解了什么是OWIN已经为什么需要OWIN，现在是时候来分析一下OWIN的规范了。

OWIN Layers

实际上，OWIN的规范非常简单，他定义了一系列的层（Layer），并且他们的顺序是以堆（Stack）的形式定义，如下所示。OWIN中的接口被称之为应用程序委托或者AppFunc，用来在这些层之间通信。

OWIN定义了4层：

Host：主要负责应用程序的配置和启动进程，包括初始化OWIN Pipeline、运行Server。

Server：这是实际的Http Server，绑定套接字并监听的HTTP请求然后将Request和Response的Body、Header封装成符合OWIN规范的字典并发送到OWIN Middleware Pipeline中，最后Application为Response Data填充合适的字段输出。

Middleware：称之为中间件、组件，位于Server与Application之间，用来处理发送到Pipeline中的请求，这类组件可以是简单的Logger或者是复杂的Web Framework比如Web API、SignalR，只要Sever连接成功，Middleware中间件可以是任何实现应用程序委托的组件。

Application：这是具体的应用程序代码，可能在Web Framework之上。对于Web API、SignalR这类Web Framework中间件而言，我们仅仅是改变了他们的托管方式，而不是取代ASP.NET WEB API、SignalR原先的应用程序开发。所以该怎么开发就怎么开发，只不过我们将他们注册到OWIN Pipeline中去处理HTTP 请求，成为OWIN管道的一部分，所以此处的Application即正在意义上的处理程序代码。

Application Delegate

OWIN规范另一个重要的组成部分是接口的定义，用于Server和Middleware的交互。他并不是严格意义上的接口，而是一个委托并且每个OWIN中间件组件必须提供。

从字面上理解，每个OWIN中间件在必须有一个方法接受类型了IDictionary<string,object>的变量（俗称环境字典），然后必须返回Task来异步执行。

Environment Dictionary

环境字典包含了Request、Response所有信息以及Server State。通过Pipeline，每个中间件组件和层都可以添加额外的信息，但环境字典定义了一系列强制必须存在的Key，如下所示：

Request Data:

Response Data:

Other Data:

小结

这些规范看起来可能简单到微不足道，但OWIN的思想就是简单、灵活——通过要求OWIN中间件只依赖AppFun类型，为开发基于OWIN的中间件提供了的最低门槛。同时，通过使用环境字典在各个中间件之间进行信息的传递，而非传统ASP.NET（System.Web）中使用HttpContext贯穿ASP.NET整个生命周期来传递。

既然OWIN是规范，而非真正实现，所以是无法使用在项目中的，若要使用OWIN，必须要实现他，所以这也是接下来我想聊的，OWIN的实现：Katana 。