走进异步世界：博客程序的异步化改造以及发布后的不理想情况

最近，我们干了一件“惊天动地”的事——对改了十年、代码混乱无比、WebForms与MVC混血、ADO.NET与Entity Framework混合的博客程序，用.NET 4.5的async/await特性进行了异步化改造。主要的异步化改造已于昨天完成，并在昨天晚上发布了异步化改造后的博客程序。

触动我们进行这次异步化改造的是ASP.NET官网上一篇文章（Using Asynchronous Methods in ASP.NET 4.5）中的一段话：

A web application using synchronous methods to service high latency calls where the thread pool grows to the .NET 4.5 default maximum of 5, 000 threads would consume approximately 5 GB more memory than an application able the service the same requests using asynchronous methods and only 50 threads.

在高延迟操作场景下，同步方式需要5000个线程才能完成的工作，采用异步方式只需50个线程！以一敌百，如此的高效，怎能不让人心动。

而itworld一篇文章中的一句话更是火上浇油，让我们下定决心实现异步化。

I’ve seen load tests show 300% improvement in response times and concurrent connections boost almost 8x over the synchronous counterparts.

此次异步化改造一共有6个部分，其中三个部分的改造最轻松，它们是MVC，EF，WCF；而另外三个则最艰苦，它们是WebForms，ADO.NET，EnyimMemcached（memcached .NET客户端）。

下面分别简单介绍一下这6个部分的改造：

1. MVC的异步化改造

无比轻松，只要把ActionResult改为async Task<AstionResult>：

public async Task<ActionResult> SiteHome(int? pageIndex)
{
    //...
}

2. Entity Framework的异步化

也很轻松，查询时只需使用异步LINQ：

public async Task<int> GetAsync()
{
    return await Entities
        .Where(...)
        .Select(...)
        .CountAsync();
}

保存时只需SaveChangesAsync()：

async Task IUnitOfWork.CommitAsync()
{
    await base.SaveChangesAsync();
}

3. WCF客户端的异步化

照样轻松，只要选择“Generate task-based operations”重新生成WCF客户端代理：

WCF Generate task-based operations

4. WebForms的异步化

a) 所有实现异步的.aspx都要加上async="true"标记。

<%@ Page Async="true" Language="c#"%>

b) 原来获取数据进行绑定的代码要放在异步方法中，并通过Page.RegisterAsyncTask进行注册。

protected override void OnLoad(EventArgs e)
{
    base.OnLoad(e);
    this.Page.RegisterAsyncTask(new System.Web.UI.PageAsyncTask(GetPostsByMonth));
}

c) 原来静态绑定的用户控件不得不改为动态加载。

同步时代：

<%@ Register TagPrefix="uc1" TagName="EntryList" Src="EntryList.ascx" %>
<uc1:EntryList id="Days" DescriptionOnly = "true" runat="server"></uc1:EntryList>

异步时代：

public  class ArchiveMonth : UserControl
{
    protected override void OnLoad(EventArgs e)
    {
        base.OnLoad(e);
        this.Page.RegisterAsyncTask(new System.Web.UI.PageAsyncTask(GetPostsByMonth));
    }

    private async Task GetPostsByMonth()
    {        
        var DaysControl = LoadControl("EntryList.ascx") as EntryList;
        if (DaysControl != null)
        {
            DaysControl.EntryListItems = await postSevice.GetEntriesByMonth(CurrentBlog, dt, PostType.BlogPost);
            DaysControl.DescriptionOnly = true;
            Controls.Add(DaysControl);
        }
    }
}

d) 原来在OnPreRender中的处理代码（依赖异步任务的处理结果）需要移至Render，因为ASP.NET是在OnPreRender阶段检查所有注册的异步任务并进行异步执行。

【WebFoms中的异步原理】

如果在.aspx中设置了async="true"，ASP.NET线程在处理针对这个页面的请求时，会在PreRender阶段查找是否有注册的异步任务（async task）；如果有，该线程会将当前请求放回队列中，然后抽身去处理其它请求。当异步任务完成时，该请求会被线程池中的某个线程捡起，直到执行完成。（参考自Async Pages part 2: How to use asynchrony in your Pages）。

5. ADO.NET的异步化

所有进行异步化的数据库操作都需要用类似下面的ADO.NET代码进行改造

using(var conn = new SqlConnection(connectionString))
{
    using(var command = conn.CreateCommand())
    {
        command.CommandType = CommandType.StoredProcedure;
        command.CommandText = "...";
        command.Parameters.AddWithValue("...", ...);
        await conn.OpenAsync();
        using (IDataReader reader = await command.ExecuteReaderAsync())
        {
            //...
        }
    }
}

6. EnyimMemcached的异步化

也就是Socket的异步化，参考msdn博客中的博文Awaiting Socket Operations，修改了EnyimMemcached，实现了Memcached客户端的异步化，修改后的代码已发布至github（https://github.com/cnblogs/EnyimMemcached）。

public async Task<IGetOperationResult<T>> GetAsync<T>(string key)
{
    //...            
    var commandResult = await node.ExecuteAsync(command);
    //...
}

【发布后的不理想情况】

1. CPU出现抖动

异步化改造后的博客程序发布后，在阿里云云服务器上CPU出现抖动，后来发展为疯狂抖动。

CPU抖动1