ASP.NET Core 中 Kestrel 的應用及在前后端分離項目中的角色

一、Kestrel 基礎：輕量級且高性能的 Web 服務器

二、前后端分離項目架構：Vue、.NET Core API、Nginx 與 Kestrel

2.1 交互流程圖

2.2 流程詳解

三、Kestrel 在架構中的核心作用

四、launchSettings.json 與 Kestrel 配置的關系及底層機制

4.1 launchSettings.json 文件結構與作用

4.2 配置優先級與底層機制

4.2.1?ASP.NET?Core 的配置系統

4.2.2 Kestrel 的配置加載機制

4.2.3 Program.cs 中的配置與 launchSettings.json 的關系

4.3 實際應用場景

4.4 最佳實踐

在ASP.NET Core 的開發領域中，Kestrel 服務器是其重要的組成部分。它是一個跨平臺的 Web 服務器，由微軟開發并開源，能夠直接處理 HTTP 請求，并且可以與 IIS、Nginx 等反向代理服務器結合使用。今天，我們就來深入探討一下 Kestrel 在ASP.NET Core 中的應用，以及它在前后端分離項目，如 Vue 和.NET Core API 結合 Nginx 的項目架構中扮演的角色。

一、Kestrel 基礎：輕量級且高性能的 Web 服務器

Kestrel 是ASP.NET Core 應用程序的默認 Web 服務器，它基于.NET Standard 構建，這使得它能夠在 Windows、Linux 和 macOS 等多個平臺上運行。Kestrel 具備輕量級和高性能的特點，它直接處理網絡請求，能夠高效地處理大量并發連接，減少了中間環節帶來的性能損耗。

在ASP.NET Core 項目的Program.cs文件中，我們可以看到 Kestrel 的基本配置代碼：

using Microsoft.AspNetCore.Hosting;
using Microsoft.Extensions.Hosting;namespace YourProjectName
{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>();});}
}

上述代碼中，UseStartup<Startup>()方法會加載應用的啟動配置，而默認情況下，ASP.NET Core 應用就會使用 Kestrel 來監聽請求。我們也可以對 Kestrel 進行進一步的配置，比如指定監聽的 IP 地址和端口：

public static IHostBuilder CreateHostBuilder(string[] args) =>Host.CreateDefaultBuilder(args).ConfigureWebHostDefaults(webBuilder =>{webBuilder.UseStartup<Startup>().UseKestrel(options =>{options.ListenAnyIP(5000);});});

在這段代碼中，UseKestrel方法對 Kestrel 進行配置，ListenAnyIP(5000)表示 Kestrel 將監聽所有可用 IP 地址的 5000 端口。

二、前后端分離項目架構：Vue、.NET Core API、Nginx 與 Kestrel

在前后端分離項目中，Vue 通常用于構建前端頁面，提供用戶交互界面；.NET Core API 負責處理業務邏輯和數據交互；Nginx 作為反向代理服務器，起到轉發請求、負載均衡等作用；而 Kestrel 則在后端為.NET Core API 提供底層的 Web 服務支持。下面我們通過流程圖和文字描述來詳細了解它們之間的交互流程。

2.1 交互流程圖

2.2 流程詳解

用戶發起請求：用戶在瀏覽器中輸入網址或者進行頁面操作，瀏覽器會根據操作生成相應的 HTTP 請求，比如 GET 請求獲取數據，POST 請求提交數據等。這個請求首先會發送到 Nginx 服務器。

Nginx 接收并轉發請求：Nginx 作為反向代理服務器，監聽著特定的端口（通常是 80 或 443 端口）。當它接收到用戶的請求后，會根據預先配置好的規則來判斷請求應該轉發到哪個后端服務器。在前后端分離項目中，Nginx 會將與 API 相關的請求轉發到運行著.NET Core API 的服務器上，而將靜態資源（如 Vue 打包后的 HTML、CSS、JavaScript 文件）的請求直接返回給瀏覽器。Nginx 的配置示例如下：

server {listen 80;server_name yourdomain.com;location /api/ {proxy_pass http://localhost:5000;  # 轉發到Kestrel監聽的端口proxy_http_version 1.1;proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;proxy_set_header Connection keep-alive;proxy_set_header Host $host;proxy_cache_bypass $http_upgrade;}location / {root /path/to/vue/dist;  # Vue打包后的靜態資源目錄index index.html index.htm;try_files $uri $uri/ /index.html;}
}

在上述配置中，location /api/表示當請求的 URL 以/api/開頭時，Nginx 會將請求轉發到本地運行在 5000 端口的服務器，也就是運行著 Kestrel 的.NET Core API 服務器。

3. Kestrel 接收并處理請求：Kestrel 在.NET Core API 應用中監聽著指定的端口（如前面配置的 5000 端口），當它接收到 Nginx 轉發過來的請求后，會將請求傳遞給ASP.NET Core 應用的中間件管道。中間件會對請求進行一系列的處理，比如身份驗證、請求日志記錄、數據驗證等，然后將請求路由到對應的控制器方法。控制器方法處理業務邏輯，與數據庫進行交互，獲取或更新數據，并將處理結果封裝成響應數據返回。

4. 響應返回：Kestrel 將控制器返回的響應數據打包成 HTTP 響應，并發送回 Nginx。Nginx 接收到響應后，再將響應轉發給用戶的瀏覽器。瀏覽器接收到響應數據后，Vue 應用根據數據更新頁面，展示給用戶最終的結果。

三、Kestrel 在架構中的核心作用

底層服務支持：Kestrel 為.NET Core API 提供了基礎的網絡通信和請求處理能力，它直接與網絡層交互，監聽端口，接收和解析 HTTP 請求，并將請求傳遞給ASP.NET Core 的應用邏輯進行處理。沒有 Kestrel，.NET Core API 就無法直接對外提供 Web 服務。

高效性能保障：由于 Kestrel 的輕量級和高性能特性，它能夠快速處理大量的并發請求，減少請求的響應時間，提升 API 的整體性能。在高并發場景下，Kestrel 的優勢尤為明顯，能夠保證后端 API 的穩定運行，為前端應用提供可靠的數據支持。

與反向代理協作：Kestrel 可以與 Nginx 等反向代理服務器無縫協作。Nginx 負責處理外部網絡請求的負載均衡、SSL 加密、靜態資源服務等功能，而 Kestrel 專注于處理ASP.NET Core 應用的業務邏輯請求，兩者分工明確，共同構建起穩定、高效的前后端分離項目架構。

四、launchSettings.json 與 Kestrel 配置的關系及底層機制

在ASP.NET?Core 項目中，我們經常會看到launchSettings.json文件，它通常位于項目的Properties文件夾下。這個文件中包含了應用程序啟動時的配置信息，包括不同環境下的 URL、端口、應用程序參數等。很多開發者會疑惑，為什么已經在Program.cs中通過UseKestrel方法配置了 Kestrel，還要在launchSettings.json中配置 URL 和端口呢？這背后的底層機制是什么？

4.1 launchSettings.json 文件結構與作用

首先，讓我們看一下launchSettings.json文件的基本結構：

{"profiles": {"YourProjectName": {"commandName": "Project","launchBrowser": true,"applicationUrl": "http://localhost:5000;https://localhost:5001","environmentVariables": {"ASPNETCORE_ENVIRONMENT": "Development"}},"IIS Express": {"commandName": "IISExpress","launchBrowser": true,"applicationUrl": "http://localhost:5002","environmentVariables": {"ASPNETCORE_ENVIRONMENT": "Development"}}}
}

這個文件定義了不同的啟動配置文件（profiles），每個配置文件包含了特定的啟動設置：

commandName：指定啟動應用程序的命令類型，可以是 "Project"（直接啟動項目）或 "IISExpress"（通過 IIS Express 啟動）。
launchBrowser：是否在應用程序啟動后自動打開瀏覽器。
applicationUrl：應用程序監聽的 URL 地址，可以指定多個地址，用分號分隔。
environmentVariables：環境變量設置，例如設置ASPNETCORE_ENVIRONMENT來指定應用程序的運行環境（Development、Production 等）。

4.2 配置優先級與底層機制

要理解為什么需要在launchSettings.json中配置 URL 和端口，我們需要了解ASP.NET?Core 的配置系統和 Web 服務器的啟動機制。

4.2.1?ASP.NET?Core 的配置系統

ASP.NET?Core 使用分層配置系統，它可以從多種來源加載配置，包括：

命令行參數
環境變量
appsettings.json 文件
appsettings.{Environment}.json 文件
User Secrets（僅在開發環境中）
launchSettings.json 文件（僅在開發環境中）

這些配置源按照特定的順序加載，后面的配置源會覆蓋前面的配置源中相同的鍵值。這種機制使得我們可以在不同的環境中使用不同的配置，同時保持代碼的一致性。

4.2.2 Kestrel 的配置加載機制

當ASP.NET?Core 應用程序啟動時，Kestrel 服務器會從配置系統中讀取 URL 和端口設置。在默認情況下，Kestrel 會使用urls配置鍵來確定要監聽的 URL 地址。

Host.CreateDefaultBuilder()方法會自動加載多種配置源，包括launchSettings.json文件（僅在開發環境中）。這意味著在開發環境中，launchSettings.json中的applicationUrl設置會被加載到配置系統中，并被 Kestrel 讀取作為監聽地址。

4.2.3 Program.cs 中的配置與 launchSettings.json 的關系

在Program.cs中，我們可以通過UseUrls方法或在UseKestrel方法中直接配置 Kestrel 來指定監聽的 URL 和端口：

public static IHostBuilder CreateHostBuilder(string[] args) =>Host.CreateDefaultBuilder(args).ConfigureWebHostDefaults(webBuilder =>{webBuilder.UseStartup<Startup>().UseUrls("http://localhost:5000;https://localhost:5001").UseKestrel(options =>{// 其他Kestrel配置});});

但是，這種硬編碼的方式不夠靈活，特別是在不同環境中需要使用不同的 URL 和端口時。而launchSettings.json文件提供了一種更靈活的方式來配置這些設置，并且它只在開發環境中生效，不會影響生產環境的配置。

當同時存在Program.cs中的配置和launchSettings.json中的配置時，配置系統的優先級機制會決定最終使用哪個配置：

如果在Program.cs中使用了UseUrls方法明確指定了 URL，那么這個設置會覆蓋配置系統中的任何其他設置。
如果沒有使用UseUrls方法，Kestrel 會從配置系統中讀取urls配置鍵的值。在開發環境中，這個值通常來自launchSettings.json文件中的applicationUrl設置。
如果配置系統中沒有找到urls配置鍵，Kestrel 會使用默認值http://localhost:5000;https://localhost:5001。

4.3 實際應用場景

了解了這些底層機制后，我們可以更好地理解為什么需要在launchSettings.json中配置 URL 和端口：

開發環境的靈活性：在開發過程中，不同的開發者可能需要使用不同的端口來避免沖突。launchSettings.json文件可以放在項目的.gitignore文件中，這樣每個開發者可以在自己的本地副本中配置自己的端口，而不會影響其他開發者。
多環境配置：ASP.NET?Core 支持在不同的環境中使用不同的配置。launchSettings.json主要用于開發環境，而在生產環境中，我們可以通過環境變量或配置文件來指定 URL 和端口，這樣可以保持開發和生產環境的一致性。
與 IDE 集成：Visual Studio 和 Visual Studio Code 等 IDE 會自動讀取launchSettings.json文件，并在啟動應用程序時使用其中的配置。這使得開發者可以通過 IDE 的界面輕松切換不同的啟動配置。
多配置文件支持：launchSettings.json文件可以包含多個配置文件（profiles），每個配置文件可以有不同的設置。例如，一個配置文件可以用于調試，另一個配置文件可以用于性能測試。