Passo a passo: Cache de Saída do IIS 7.0
por Saad Ladki
O conteúdo da Web pode ser dividido em duas categorias: conteúdo estático e conteúdo dinâmico. O conteúdo estático não é alterado de solicitação para solicitação. O conteúdo que é retornado para o navegador da web é sempre o mesmo. Exemplos de conteúdo estático incluem arquivos HTML, JPG ou GIF.
O outro é o conteúdo dinâmico. Essa é a resposta que é gerada para alterações de conteúdo dinâmico a cada solicitação. Exemplos incluem conteúdo PHP ou ASP.NET.
Há um grande intervalo entre essas duas categorias que inclui conteúdo semidinâmico. Imagine uma página ASP.NET dinâmica que executa uma consulta de banco de dados. Não há razão para executar essa consulta em cada solicitação se as tabelas de banco de dados subjacentes são alteradas com pouca frequência.
O recurso de Cache de Saída do IIS é direcionado a conteúdo semidinâmico. Ele permite armazenar em cache respostas estáticas para solicitações dinâmicas e obter uma escalabilidade tremenda.
Pré-requisitos
Para este passo a passo, você precisa do IIS 7.0 ou superior no Windows® Vista SP1 ou no Windows Server® 2008 Beta 3 ou posterior. Este passo a passo também usa ASP.NET 2.0, que deve ser instalado como um componente opcional na Instalação do IIS.
Visão geral do passo a passo
No passo a passo a seguir, usamos as interfaces de extensibilidade do IIS para adicionar mensagens de direitos autorais específicas a um idioma em arquivos JPG.
Primeiro, fazemos isso adicionando um manipulador gerenciado. No entanto, a inserção dinâmica de uma mensagem de direitos autorais em cada arquivo JPG tem um custo, porque agora o código gerenciado deve ser executado para cada arquivo JPG.
Em seguida, instalamos o WCAT, uma ferramenta de análise de desempenho do IIS, para medir a taxa de transferência de nosso manipulador de direitos autorais de JPG.
Em seguida, adicionamos o Cache de Saída para recuperar a degradação do desempenho incorrida adicionando nosso manipulador de direitos autorais.
Parte I – Escrevendo e configurando o manipulador de direitos autorais
Crie um diretório chamado "imagens" no diretório
%systemroot%\inetpub\wwwroot. Execute o seguinte comando em um shell de comando com privilégios elevados:md %systemdrive%\inetpub\wwwroot\picturesCopie algumas imagens digitais (este passo a passo pressupõe que sejam arquivos JPG) para o novo diretório de imagens.
Observação
Devido às altas configurações de segurança do Internet Explorer no Windows Server 2008, você pode obter uma caixa de diálogo de segurança informando que o site está bloqueado. Para baixar o papel de parede do IIS, adicione wallpaper.iis7.org à lista de sites confiáveis.
Crie um aplicativo com a ferramenta de linha de comando appcmd.
%windir%\system32\inetsrv\appcmd add app -site.name:"Default Web Site" -path:/pictures -physicalPath:%systemdrive%\inetpub\wwwroot\picturesCrie o diretório App_Code abaixo do diretório de imagens:
md %systemdrive%\inetpub\wwwroot\pictures\App_CodeAbra o Bloco de notas e cole o código a seguir nele.
using System; using System.Web; using System.Drawing; using System.Drawing.Imaging; namespace IIS7Demos { public class imageCopyrightHandler : IHttpHandler { public void ProcessRequest(HttpContext context) { string message = "Copyright © IIS 7.0 Team"; try { string languageHeader; languageHeader = context.Request.Headers["Accept-Language"].Substring(0,2).ToUpper(); switch (languageHeader) { case ("DE"): message = "IIS 7.0 Team - Alle Rechte vorbehalten"; break; case ("ES"): message = "Marca Registrada IIS 7.0 Team"; break; default: break; } } catch { // if something fails, e.g. no Language-Accept header, we go with the english message } InsertCopyrightMessage ( context, message, "yellow" ); } void InsertCopyrightMessage( HttpContext context, string message, string color ) { try { // get physical path of request string strPath = context.Request.PhysicalPath; // load as bitmap Bitmap jpgFile = new Bitmap(strPath); // add copyright message Graphics g = Graphics.FromImage(jpgFile); Font f = new Font("Arial", 20, GraphicsUnit.Pixel); SolidBrush sb = new SolidBrush(Color.FromName(color)); // write copyright message to bitmap g.DrawString( message, f, sb, 5, jpgFile.Height - f.Height - 5 ); f.Dispose(); g.Dispose(); // save it to response stream jpgFile.Save( context.Response.OutputStream, System.Drawing.Imaging.ImageFormat.Jpeg ); jpgFile.Dispose(); } catch (Exception e) { context.Response.Write(e.Message); } } public bool IsReusable { get { return true; } } } }Salve o arquivo como
%systemdrive%\inetpub\wwwroot\pictures\App\_Code\imageCopyrightHandler.cs.Crie o manipulador que executa esse código quando um arquivo JPG é solicitado:
%windir%\system32\inetsrv\appcmd set config /section:system.webServer/handlers /+[name='imageCopyrightHandler-Integrated',path='*.jpg', verb='GET,HEAD',type='IIS7Demos.imageCopyrightHandler',preCondition='integratedMode']Também devemos habilitar a pesquisa no diretório porque ainda não há um documento padrão:
%windir%\system32\inetsrv\appcmd set config "Default Web Site/pictures" -section:directoryBrowse -enabled:trueNavegue até o aplicativo de imagens digitando na barra de endereços do Internet Explorer:
http://localhost/pictures. Clique no link para o arquivo JPG na listagem de diretórios do IIS. Você deverá ver a imagem JPG com a mensagem de Direitos Autorais inserida.Observe o código. Você verá que a Mensagem de Direitos Autorais depende do cabeçalho "Accept-Language" enviado pelo navegador. Se você tiver uma versão alemã do Microsoft Server 2008 instalada, verá a mensagem de direitos autorais "IIS 7.0 Team – Alle Rechte vorbehalten"; se você tiver uma versão em espanhol, verá "Marca Registrada IIS 7.0 Team". Em todos os outros casos, a mensagem de direitos autorais será "Copyright © IIS 7.0 Team". Uma maneira de testar esse código é alterar o cabeçalho "Accept-Language" enviado pelo Internet Explorer:
- Abra "Internet Explorer".
- No Menu "Ferramentas", clique em "Opções da Internet".
- Clique no botão "Idiomas".
- Clique em "Adicionar..." e adicione "es" para espanhol ou "de" para alemão.
- Mova o novo idioma para a parte superior da lista por meio do botão "Mover para Cima".
- Navegue até
http://localhost/pictures/<your_jpg_file>.jpg. A mensagem de Direitos Autorais foi alterada para o idioma configurado. - Não se esqueça de voltar para a caixa de diálogo "Idiomas" e redefinir; caso contrário, você poderá se perguntar mais tarde por que obtém páginas da Web em espanhol ou alemão.
Parte II – Teste de desempenho de imageCopyrightHandler
Depois que o Manipulador de Direitos Autorais de JPG funcionar, devemos determinar a rapidez do nosso código. Instale uma Ferramenta do Kit de Recursos do IIS 6.0 para executar testes de desempenho:
Baixe as Ferramentas do Kit de Recursos do IIS 6.0 e instale-as. Faça uma instalação personalizada e instale apenas a Ferramenta de Análise de Capacidade da Web (WCAT). O WCAT é o único recurso das Ferramentas do Kit de Recursos do IIS 6.0 necessário para fazer nossos testes de desempenho.
Observação
Devido às altas configurações de segurança do Internet Explorer no Windows Server 2008, você pode obter uma caixa de diálogo de segurança informando que o site está bloqueado. Para baixar o Kit de Recursos do IIS 6.0, adicione *.microsoft.com à lista de sites confiáveis.
Crie um diretório chamado PERFTEST, por exemplo:
md %systemdrive%\perftestO controlador do WCAT requer três arquivos de entrada:
- Um arquivo de script que informa ao WCAT quais URLs solicitar. Cada URL obtém uma ClassID exclusiva
- Um arquivo de distribuição que informa ao WCAT como as solicitações devem ser distribuídas entre as URLs especificadas no arquivo de script
- Um arquivo de configuração que configura os parâmetros de uma execução de desempenho específica, por exemplo, a duração dos testes, quantos clientes HTTP simular etc.
O arquivo de script
Crie um novo arquivo chamado script.cfg no diretório perftest e cole o seguinte conteúdo nele:
NEW TRANSACTION classId = 1 NEW REQUEST HTTP Verb = "GET" URL = "http://localhost/pictures/<your image name>.JPG" NEW TRANSACTION classId = 2 NEW REQUEST HTTP Verb = "GET" URL = "http://localhost/pictures/<your image name>.JPG"Observação
Substitua a entrada do <nome da imagem> pelos nomes dos arquivos JPG. Se você tiver mais arquivos JPG, poderá adicionar uma nova transação. Certifique-se de conceder a cada transação uma nova ClassID.
O arquivo de distribuição
O arquivo de distribuição informa ao WCAT como ele deve pesar as solicitações. Com as duas URLs acima, fazemos uma distribuição 50/50 uniforme. Cada ClassID é solicitada 50% das vezes.
Crie um arquivo chamado
%systemdrive%\perftest\distribution.cfgno diretório perftest e cole o seguinte conteúdo nele:1 50 2 50O arquivo de configuração
Aqui estão os parâmetros recomendados para o teste:
- Duração: 30 segundos
- Aquecimento: 5 segundos
- Resfriamento: 5 segundos
- Clientes HTTP simulados: 20
Crie um arquivo chamado config.cfg no diretório perftest e cole o seguinte conteúdo nele:
Warmuptime 5s Duration 30s CooldownTime 5s NumClientMachines 1 NumClientThreads 20Inicie o controlador executando os seguintes comandos:
Cd \perftest "%programfiles%\IIS Resources\WCAT Controller\wcctl" -c config.cfg -s script.cfg -d distribution.cfg -a localhostAssim que todos os clientes estiverem conectados, o teste perf será iniciado.
Como temos apenas um cliente, abra outro shell de comando com privilégios elevados e execute o seguinte:
"%programfiles%\IIS Resources\WCAT Client\wcclient.exe" localhostPara fazer isso com mais clientes, defina NumClientMachines em config.cfg como um número maior e conecte clientes ao controlador por meio do comando wcclient especificando o nome do computador controlador.
Exemplo: wcclient MyPerfTestControllerMachine
Observação
Se você fizer isso em uma versão de 64 bits do Windows, o WCAT será instalado no diretório "arquivos de programas (x86)" e você deverá usar
%programfiles(x86)%para iniciar o WCAT.Aqui estão os resultados da primeira execução:
######################################################################## WCAT Performance Statistics_________________________________ Server : localhost () #Transactions : 3 (HTTP/1.1) Total Async Sockets : 20 (5 WCAT Pool Threads) Total Elapsed Time : 30 Secs (0 Hrs,0 Mins,30 Secs) Current Connections : 20 Total Connection Attempts : 436 ( 14/Sec) Total Connect Errors : 0 ( 0/Sec) Total Success Connections : 436 ( 14/Sec) Total Consec. Connect Errors: 0 ( 0/Sec) Total Bytes : 32301100 ( 1051 KB/Sec) Total Bytes Written : 32264 ( 1 KB/Sec) Total Bytes Read : 32268836 ( 1050 KB/Sec) Total Requests : 436 ( 14/Sec) Total Responses : 436 ( 14/Sec) Total Socket Reads : 6976 ( 232/Sec) Total Socket Writes : 436 ( 14/Sec) Total Parse Errors : 0 ( 0/Sec) Total Socket Errors : 0 ( 0/Sec) Total I/O Errors : 0 ( 0/Sec) Total Internal Errors : 0 ( 0/Sec) Total Time Outs : 0 ( 0/Sec) Total 200 OK : 436 ( 14/Sec) Total 30X Redirect : 0 ( 0/Sec) Total 304 Not Modified : 0 ( 0/Sec) Total 404 Not Found : 0 ( 0/Sec) Total 500 Server Error : 0 ( 0/Sec) Total Bad Status : 0 ( 0/Sec) Min. Connect Time : 0 MS Avg. Connect Time : 0 MS Max. Connect Time : 16 MS Min. Resp Time (1st Byte) : 1281 MS Avg. Resp Time (1st Byte) : 1371 MS Max. Resp Time (1st Byte) : 1578 MS Min. Response Time (Last) : 1281 MS Avg. Response Time (Last) : 1373 MS Max. Response Time (Last) : 1578 MS Current Outstanding Connects: 0 ( 20 Max) Current Waitable Connects : 0 ( 20 Max) Total Asynchronous Connects : 531 ( 1/Sec) Total Discarded Connects : 0 ( 0/Sec) ########################################################################O número importante a ser observado é o de solicitações por segundo. Nesse caso, obtivemos 14 solicitações por segundo.
Um conselho — quanto maiores os arquivos JPG, menos solicitações você verá. É provável que seu computador esteja associado à rede: o IIS não será capaz de lidar com mais solicitações porque a rede está saturada com os dados que você está enviando. Você verá os melhores resultados com arquivos JPG no intervalo de 200 a 300 KB.
Adicionar o Cache de Saída
O código para inserir dinamicamente a mensagem de direitos autorais é bastante lento. Catorze solicitações por segundo não são rápidas para um servidor Web. O IIS tem um desempenho muito melhor. Tudo o que você deve fazer é criar uma política de cache que coloque URLs com a extensão JPG no cache do Modo kernel. Veja como adicionar a política de cache:
Adicionar uma política de cache por meio da ferramenta de Gerenciamento do IIS
- Navegue até "Ferramentas Administrativas" e clique em "Gerenciador de IIS (Serviços de Informações da Internet)".
- Use o modo de exibição de árvore no lado esquerdo para navegar até o aplicativo "imagens".
- Selecione o item de menu "Regras de Cache de Saída".
- Clique em "Adicionar..." no menu "Ações".
- Adicione JPG como a "Extensão de arquivo" para o cache.
- Selecione "Em intervalos de tempo" na seção "Monitorar arquivos armazenados em cache" e insira 00:00:10 como o intervalo de tempo.
- Marque a caixa de seleção "Cabeçalhos" e insira "Accept-Language".
Observação
A Interface do Usuário do Cache de Saída não está disponível em versões anteriores ao Windows Vista Service Pack 1.
Adicionar uma política de cache por meio da linha de comando
Para fazer o mesmo procedimento com a ferramenta appcmd, insira o seguinte comando:
%windir%\system32\inetsrv\appcmd set config "Default Web Site/pictures"
-section:caching /+profiles.[extension='.jpg',duration='00:00:10',
policy='CacheForTimePeriod',varyByHeaders='Accept-Language']
Repita a execução de desempenho para como as configurações mudam.
Inicie o controlador executando os seguintes comandos:
Cd \perftest "%programfiles%\IIS Resources\WCAT Controller\wcctl" -c config.cfg -s script.cfg -d distribution.cfg -a localhostInicie o cliente com:
"%programfiles%\IIS Resources\WCAT Client\wcclient.exe" localhostObservação
Se você fizer isso em uma versão de 64 Bits do Windows, o WCAT será instalado no diretório
program files (x86)e você deverá usar%programfiles(x86)%para iniciar o WCAT.
Saída de exemplo
########################################################################
WCAT Performance Statistics_________________________________
Server : localhost ()
#Transactions : 3 (HTTP/1.1)
Total Async Sockets : 20 (5 WCAT Pool Threads)
Total Elapsed Time : 30 Secs (0 Hrs,0 Mins,30 Secs)
Current Connections : 19
Total Connection Attempts : 13020 ( 434/Sec)
Total Connect Errors : 0 ( 0/Sec)
Total Success Connections : 13019 ( 433/Sec)
Total Consec. Connect Errors: 0 ( 0/Sec)
Total Bytes : 958045737 (31186 KB/Sec)
Total Bytes Written : 963406 ( 31 KB/Sec)
Total Bytes Read : 957082331 (31155 KB/Sec)
Total Requests : 13019 ( 433/Sec)
Total Responses : 13019 ( 433/Sec)
Total Socket Reads : 258283 ( 8609/Sec)
Total Socket Writes : 13019 ( 433/Sec)
Total Parse Errors : 0 ( 0/Sec)
Total Socket Errors : 0 ( 0/Sec)
Total I/O Errors : 0 ( 0/Sec)
Total Internal Errors : 0 ( 0/Sec)
Total Time Outs : 0 ( 0/Sec)
Total 200 OK : 13019 ( 433/Sec)
Total 30X Redirect : 0 ( 0/Sec)
Total 304 Not Modified : 0 ( 0/Sec)
Total 404 Not Found : 0 ( 0/Sec)
Total 500 Server Error : 0 ( 0/Sec)
Total Bad Status : 0 ( 0/Sec)
Min. Connect Time : 0 MS
Avg. Connect Time : 0 MS
Max. Connect Time : 63 MS
Min. Resp Time (1st Byte) : 0 MS
Avg. Resp Time (1st Byte) : 33 MS
Max. Resp Time (1st Byte) : 125 MS
Min. Response Time (Last) : 0 MS
Avg. Response Time (Last) : 45 MS
Max. Response Time (Last) : 141 MS
Current Outstanding Connects: 0 ( 20 Max)
Current Waitable Connects : 0 ( 20 Max)
Total Asynchronous Connects : 14093 ( 147/Sec)
Total Discarded Connects : 0 ( 0/Sec)
########################################################################
Tópicos avançados do Cache de Saída
Contadores de desempenho
Para verificar o desempenho no cache de saída, examine os contadores de cache de saída no "Monitor de Desempenho e Confiabilidade". Há muitos contadores interessantes. Aqui está um exemplo de como usar o "Monitor de Desempenho e Confiabilidade" junto com o cache de saída.
- No Windows Server 2008, inicie PERFMON por meio do menu Iniciar. Vá para "Ferramentas Administrativas" e clique em "Monitor de Desempenho e Confiabilidade". No Vista, você encontra "Ferramentas Administrativas" no Painel de Controle.
- Selecione "Monitor de Desempenho" no modo de exibição de árvore à direita e clique no grande sinal "+" na barra de ferramentas.
- Navegue até o contador "Cache do Serviço Web" e clique nele para abrir.
- Adicione o contador "Total de URIs Armazenados em Cache".
- Execute novamente o teste do WCAT.
Você verá que o número de URIs armazenados em cache aumenta dependendo de quantos itens você solicita durante o teste de desempenho.
Regras de cache do modo kernel do IIS
O cache de saída do IIS dá suporte a duas políticas de cache. A política de cache de saída regular aproveita um cache que reside em um processo de trabalho do IIS. A outra política de cache é uma política de cache do modo kernel, e nesse caso, o cache reside em HTTP.SYS, um driver de modo kernel.
Armazenar o conteúdo em cache no modo kernel permite que seu site seja mais rápido. Modifique a configuração do aplicativo de imagens para usar o cache no modo kernel. Veja a aparência da configuração atual (%systemdrive%\inetpub\wwwroot\pictures\web.config):
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<configuration>
<system.webServer>
<directoryBrowse enabled="true" />
<caching>
<profiles>
<add extension=".jpg" policy="CacheForTimePeriod"
duration="00:00:10" varyByHeaders="Accept-Language" />
</profiles>
</caching>
</system.webServer>
</configuration>
Agora, altere-a para usar o cache no modo kernel:
Abra o
%systemdrive%\inetpub\wwwroot\pictures\web.config.Altere a configuração.
<caching> <profiles> <add extension=".jpg" policy="CacheForTimePeriod" duration="00:00:10" varyByHeaders="Accept-Language" /> </profiles> </caching>para o seguinte:
<caching> <profiles> <add extension=".jpg" kernelCachePolicy="CacheForTimePeriod" duration="00:00:10" /> </profiles> </caching>
Você verá que não usamos mais o atributo varyByHeaders. Isso ocorre porque o kernelModeCache não dá suporte a alguns dos recursos que têm suporte do cache de saída no modo de usuário.
Limitações do Cache de Saída no Modo Kernel
Há duas diferenças significativas entre o cache de saída no modo de usuário e no modo kernel.
- O cache de saída do Modo kernel não dá suporte a módulos e recursos que devem ser executados no modo de usuário, como autenticação ou autorização. Exemplo: se esquemas de autenticação como a autenticação Básica ou do Windows estiverem habilitados, a política de cache não funcionará. O conteúdo é servido, mas não armazenado em cache. Consulte "Solucionar problemas de cache" sobre como descobrir se o conteúdo é armazenado em cache. Mais detalhes sobre por que as respostas podem não ser armazenadas em cache no modo kernel estão neste artigo da Base de Dados de Conhecimento.
- O Cache de Saída no Modo Kernel dá suporte ao atributo varyByHeaders, mas não a varyByQuerystring.
Solucionar problemas de cache
O FREB (Buffer de Eventos de Solicitação com Falha) é a melhor maneira de descobrir se sua solicitação é armazenada em cache ou não. O FREB informa por que algo não foi armazenado em cache. Aqui está um exemplo de um log do FREB. Nesse caso, o evento HTTPSYS_CACHEABLE informa que a solicitação não foi armazenada em cache porque o cache no modo kernel não está habilitado.
Para obter informações mais detalhadas sobre como trabalhar com o FREB, consulte Solucionar problemas de solicitações com falha usando o rastreamento no IIS 7.
Use o seguinte comando para descobrir qual conteúdo é armazenado em cache no modo kernel:
netsh http show cachestate
Complexidades de cache
Mesmo se você habilitar o Cache de Saída, o IIS não armazenará uma solicitação em cache imediatamente. Ele deve ser solicitado algumas vezes antes que o IIS considere uma solicitação "digna de cache". O valor do cache pode ser configurado por meio da seção ServerRuntime descrita neste artigo do MSDN.
As duas propriedades que determinam o valor de cache são frequentHitTimePeriod e frequentHitThreshold. Uma solicitação só será armazenada em cache se mais do que <frequentHitThreshold> solicitações de uma URL com capacidade de cache chegarem dentro do <frequentHitTimePeriod>.
A configuração padrão para frequentHitTimePeriod é de 10 segundos.
A configuração padrão para frequentHitThreshold é de 2.
Armazenar em cache suas páginas mais populares
No exemplo acima, colocamos todos os arquivos com a extensão JPG no cache de saída. Isso nem sempre funciona porque, às vezes, você deseja ter mais seletividade e colocar apenas um documento específico no cache de saída. Veja como fazer isso com sua página solicitada com mais frequência, seu documento padrão:
Crie um arquivo chamado default.aspx no diretório
%systemdrive%\inetpub\wwwroot\picturese adicione o seguinte código:<%=DateTime.Now%>Navegue até "Ferramentas Administrativas" e clique em "Gerenciador de IIS (Serviços de Informações da Internet)".
Use o modo de exibição de árvore no lado esquerdo para navegar até o aplicativo "imagens".
Clique em "Exibição de Conteúdo" na parte inferior da página.
Selecione seu documento padrão, por exemplo, página default.aspx.
Clique em "Alternar para o modo de exibição de recurso" no menu "Ações" à direita. Todas as configurações definidas agora serão aplicadas somente ao documento padrão.
Abra a configuração "Regras de Cache de Saída".
Adicione ".aspx" como uma extensão de arquivo.
Selecione "cache no modo kernel" e, em seguida, podemos selecionar "Em intervalos de tempo", habilitar "Monitorar arquivos armazenados em cache" e inserir 00:00:30 como o intervalo de tempo.
Navegue até
http://localhost/picturescom o "Internet Explorer". Atualizando constantemente a página (pressione Ctrl+F5 para garantir que ela não venha do cache do Navegador), você verá que o tempo não será alterado por 30 segundos.
Resumo
Usar o recurso de Cache de Saída do IIS para conteúdo semidinâmico pode melhorar seu site. Você vê uma melhora substancial no desempenho e na capacidade de taxa de transferência. Uma alteração de configuração simples é suficiente para aproveitar esse recurso.
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