作為一個(gè)軟件開發(fā)者，你一定會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用如何工作有一個(gè)完整的層次化的認(rèn)知，同樣這里也包括這些應(yīng)用所用到的技術(shù)：像瀏覽器，HTTP，HTML，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，需求處理等等。

本文將更深入的研究當(dāng)你輸入一個(gè)網(wǎng)址的時(shí)候，后臺(tái)到底發(fā)生了一件件什么樣的事～
1. 首先嘛，你得在瀏覽器里輸入要網(wǎng)址:

facebook.com

2. 瀏覽器查找域名的IP地址

導(dǎo)航的第一步是通過訪問的域名找出其IP地址。DNS查找過程如下：

* 瀏覽器緩存 – 瀏覽器會(huì)緩存DNS記錄一段時(shí)間。 有趣的是，操作系統(tǒng)沒有告訴瀏覽器儲(chǔ)存DNS記錄的時(shí)間，這樣不同瀏覽器會(huì)儲(chǔ)存?zhèn)€自固定的一個(gè)時(shí)間（2分鐘到30分鐘不等）。
* 系統(tǒng)緩存 – 如果在瀏覽器緩存里沒有找到需要的記錄，瀏覽器會(huì)做一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用（windows里是gethostbyname）。這樣便可獲得系統(tǒng)緩存中的記錄。
* 路由器緩存 – 接著，前面的查詢請(qǐng)求發(fā)向路由器，它一般會(huì)有自己的DNS緩存。
* ISP DNS 緩存 – 接下來要check的就是ISP緩存DNS的服務(wù)器。在這一般都能找到相應(yīng)的緩存記錄。
* 遞歸搜索 – 你的ISP的DNS服務(wù)器從跟域名服務(wù)器開始進(jìn)行遞歸搜索，從.com頂級(jí)域名服務(wù)器到Facebook的域名服務(wù)器。一般DNS服務(wù)器的緩存中會(huì)有.com域名服務(wù)器中的域名，所以到頂級(jí)服務(wù)器的匹配過程不是那么必要了。

DNS遞歸查找如下圖所示：

DNS有一點(diǎn)令人擔(dān)憂，這就是像wikipedia.org 或者 facebook.com這樣的整個(gè)域名看上去只是對(duì)應(yīng)一個(gè)單獨(dú)的IP地址。還好，有幾種方法可以消除這個(gè)瓶頸：

* 循環(huán) DNS 是DNS查找時(shí)返回多個(gè)IP時(shí)的解決方案。舉例來說，F(xiàn)acebook.com實(shí)際上就對(duì)應(yīng)了四個(gè)IP地址。
* 負(fù)載平衡器 是以一個(gè)特定IP地址進(jìn)行偵聽并將網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到集群服務(wù)器上的硬件設(shè)備。 一些大型的站點(diǎn)一般都會(huì)使用這種昂貴的高性能負(fù)載平衡器。
* 地理 DNS 根據(jù)用戶所處的地理位置，通過把域名映射到多個(gè)不同的IP地址提高可擴(kuò)展性。這樣不同的服務(wù)器不能夠更新同步狀態(tài)，但映射靜態(tài)內(nèi)容的話非常好。
* Anycast 是一個(gè)IP地址映射多個(gè)物理主機(jī)的路由技術(shù)。 美中不足，Anycast與TCP協(xié)議適應(yīng)的不是很好，所以很少應(yīng)用在那些方案中。

大多數(shù)DNS服務(wù)器使用Anycast來獲得高效低延遲的DNS查找。

3. 瀏覽器給web服務(wù)器發(fā)送一個(gè)HTTP請(qǐng)求

因?yàn)橄馞acebook主頁這樣的動(dòng)態(tài)頁面，打開后在瀏覽器緩存中很快甚至馬上就會(huì)過期，毫無疑問他們不能從中讀取。

所以，瀏覽器將把一下請(qǐng)求發(fā)送到Facebook所在的服務(wù)器：

GET http://facebook.com/ HTTP/1.1
Accept: application/x-ms-application, image/jpeg, application/xaml+xml, [...]
User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 8.0; Windows NT 6.1; WOW64; [...]
Accept-Encoding: gzip, deflate
Connection: Keep-Alive
Host: facebook.com
Cookie: datr=1265876274-[...]; locale=en_US; lsd=WW[...]; c_user=2101[...]

GET 這個(gè)請(qǐng)求定義了要讀取的URL： “http://facebook.com/”。 瀏覽器自身定義 (User-Agent 頭)，和它希望接受什么類型的相應(yīng) (Accept and Accept-Encoding 頭). Connection頭要求服務(wù)器為了后邊的請(qǐng)求不要關(guān)閉TCP連接。

請(qǐng)求中也包含瀏覽器存儲(chǔ)的該域名的cookies。可能你已經(jīng)知道，在不同頁面請(qǐng)求當(dāng)中，cookies是與跟蹤一個(gè)網(wǎng)站狀態(tài)相匹配的鍵值。這樣 cookies會(huì)存儲(chǔ)登錄用戶名，服務(wù)器分配的密碼和一些用戶設(shè)置等。Cookies會(huì)以文本文檔形式存儲(chǔ)在客戶機(jī)里，每次請(qǐng)求時(shí)發(fā)送給服務(wù)器。

用來看原始HTTP請(qǐng)求及其相應(yīng)的工具很多。作者比較喜歡使用fiddler，當(dāng)然也有像FireBug這樣其他的工具。這些軟件在網(wǎng)站優(yōu)化時(shí)會(huì)幫上很大忙。
除了獲取請(qǐng)求，還有一種是發(fā)送請(qǐng)求，它常在提交表單用到。發(fā)送請(qǐng)求通過URL傳遞其參數(shù)(e.g.: http://robozzle.com/puzzle.aspx?id=85)。發(fā)送請(qǐng)求在請(qǐng)求正文頭之后發(fā)送其參數(shù)。

像“http://facebook.com/”中的斜杠是至關(guān)重要的。這種情況下，瀏覽器能安全的添加斜杠。而像“http: //example.com/folderOrFile”這樣的地址，因?yàn)闉g覽器不清楚folderOrFile到底是文件夾還是文件，所以不能自動(dòng)添加斜杠。這時(shí)，瀏覽器就不加斜杠直接訪問地址，服務(wù)器會(huì)響應(yīng)一個(gè)重定向，結(jié)果造成一次不必要的握手。

4. facebook服務(wù)的永久重定向響應(yīng)

圖中所示為Facebook服務(wù)器發(fā)回給瀏覽器的響應(yīng)：

HTTP/1.1 301 Moved Permanently
Cache-Control: private, no-store, no-cache, must-revalidate, post-check=0,
pre-check=0
Expires: Sat, 01 Jan 2000 00:00:00 GMT
Location: http://www.facebook.com/
P3P: CP=”DSP LAW”
Pragma: no-cache
Set-Cookie: made_write_conn=deleted; expires=Thu, 12-Feb-2009 05:09:50 GMT;
path=/; domain=.facebook.com; httponly
Content-Type: text/html; charset=utf-8
X-Cnection: close
Date: Fri, 12 Feb 2010 05:09:51 GMT
Content-Length: 0

服務(wù)器給瀏覽器響應(yīng)一個(gè)301永久重定向響應(yīng)，這樣瀏覽器就會(huì)訪問“http://www.facebook.com/” 而非“http://facebook.com/”。

為什么服務(wù)器一定要重定向而不是直接發(fā)會(huì)用戶想看的網(wǎng)頁內(nèi)容呢？這個(gè)問題有好多有意思的答案。

其中一個(gè)原因跟搜索引擎排名有 關(guān)。你看，如果一個(gè)頁面有兩個(gè)地址，就像http://www.igoro.com/ 和http://igoro.com/，搜索引擎會(huì)認(rèn)為它們是兩個(gè)網(wǎng)站，結(jié)果造成每一個(gè)的搜索鏈接都減少從而降低排名。而搜索引擎知道301永久重定向是什么意思，這樣就會(huì)把訪問帶www的和不帶www的地址歸到同一個(gè)網(wǎng)站排名下。

還有一個(gè)是用不同的地址會(huì)造成緩存友好性變差。當(dāng)一個(gè)頁面有好幾個(gè)名字時(shí)，它可能會(huì)在緩存里出現(xiàn)好幾次。
5. 瀏覽器跟蹤重定向地址

現(xiàn)在，瀏覽器知道了 “http://www.facebook.com/”才是要訪問的正確地址，所以它會(huì)發(fā)送另一個(gè)獲取請(qǐng)求：

GET http://www.facebook.com/ HTTP/1.1
Accept: application/x-ms-application, image/jpeg, application/xaml+xml, [...]
Accept-Language: en-US
User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 8.0; Windows NT 6.1; WOW64; [...]
Accept-Encoding: gzip, deflate
Connection: Keep-Alive
Cookie: lsd=XW[...]; c_user=21[...]; x-referer=[...]
Host: www.facebook.com

頭信息以之前請(qǐng)求中的意義相同。
6. 服務(wù)器“處理”請(qǐng)求

服務(wù)器接收到獲取請(qǐng)求，然后處理并返回一個(gè)響應(yīng)。

這表面上看起來是一個(gè)順向的任務(wù)，但其實(shí)這中間發(fā)生了很多有意思的東西- 就像作者博客這樣簡單的網(wǎng)站，何況像facebook那樣訪問量大的網(wǎng)站呢！

* Web 服務(wù)器軟件
web服務(wù)器軟件（像IIS和阿帕奇）接收到HTTP請(qǐng)求，然后確定執(zhí)行什么請(qǐng)求處理來處理它。請(qǐng)求處理就是一個(gè)能夠讀懂請(qǐng)求并且能生成HTML來進(jìn)行響應(yīng)的程序（像ASP.NET,PHP,RUBY…）。

舉個(gè)最簡單的例子，需求處理可以以映射網(wǎng)站地址結(jié)構(gòu)的文件層次存儲(chǔ)。像http://example.com/folder1/page1.aspx這個(gè)地址會(huì)映射/httpdocs/folder1/page1.aspx這個(gè)文件。web服務(wù)器軟件可以設(shè)置成為地址人工的對(duì)應(yīng)請(qǐng)求處理，這樣 page1.aspx的發(fā)布地址就可以是http://example.com/folder1/page1。
* 請(qǐng)求處理
請(qǐng)求處理閱讀請(qǐng)求及它的參數(shù)和cookies。它會(huì)讀取也可能更新一些數(shù)據(jù)，并講數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在服務(wù)器上。然后，需求處理會(huì)生成一個(gè)HTML響應(yīng)。

所 有動(dòng)態(tài)網(wǎng)站都面臨一個(gè)有意思的難點(diǎn) -如何存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。小網(wǎng)站一半都會(huì)有一個(gè)SQL數(shù)據(jù)庫來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)和/或訪問量大的網(wǎng)站不得不找一些辦法把數(shù)據(jù)庫分配到多臺(tái)機(jī)器上。解決方案有：sharding （基于主鍵值講數(shù)據(jù)表分散到多個(gè)數(shù)據(jù)庫中），復(fù)制，利用弱語義一致性的簡化數(shù)據(jù)庫。

委托工作給批處理是一個(gè)廉價(jià)保持?jǐn)?shù)據(jù)更新的技術(shù)。舉例來講，F(xiàn)ackbook得及時(shí)更新新聞feed，但數(shù)據(jù)支持下的“你可能認(rèn)識(shí)的人”功能只需要每晚更新（作者猜測是這樣的，改功能如何完善不得而知）。批處理作業(yè)更新會(huì)導(dǎo)致一些不太重要的數(shù)據(jù)陳舊，但能使數(shù)據(jù)更新耕作更快更簡潔。
7. 服務(wù)器發(fā)回一個(gè)HTML響應(yīng)

圖中為服務(wù)器生成并返回的響應(yīng)：

HTTP/1.1 200 OK
Cache-Control: private, no-store, no-cache, must-revalidate, post-check=0,
pre-check=0
Expires: Sat, 01 Jan 2000 00:00:00 GMT
P3P: CP=”DSP LAW”
Pragma: no-cache
Content-Encoding: gzip
Content-Type: text/html; charset=utf-8
X-Cnection: close
Transfer-Encoding: chunked
Date: Fri, 12 Feb 2010 09:05:55 GMT

2b3Tn@[...]

整個(gè)響應(yīng)大小為35kB，其中大部分在整理后以blob類型傳輸。

內(nèi)容編碼頭告訴瀏覽器整個(gè)響應(yīng)體用 gzip算法進(jìn)行壓縮。解壓blob塊后，你可以看到如下期望的HTML：

"http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd">

lang="en" id="facebook" class=" no_js">



…

關(guān)于壓縮，頭信息說明了是否緩存這個(gè)頁面，如果緩存的話如何去做，有什么cookies要去設(shè)置（前面這個(gè)響應(yīng)里沒有這點(diǎn)）和隱私信息等等。

請(qǐng)注意報(bào)頭中把Content-type設(shè)置為“text/html”。報(bào)頭讓瀏覽器將該響應(yīng)內(nèi)容以HTML形式呈現(xiàn)，而不是以文件形式下載它。瀏覽器會(huì)根據(jù)報(bào)頭信息決定如何解釋該響應(yīng)，不過同時(shí)也會(huì)考慮像URL擴(kuò)展內(nèi)容等其他因素。
8. 瀏覽器開始顯示HTML

在瀏覽器沒有完整接受全部HTML文檔時(shí)，它就已經(jīng)開始顯示這個(gè)頁面了：

9. 瀏覽器發(fā)送獲取嵌入在HTML中的對(duì)象

在瀏覽器顯示HTML時(shí)，它會(huì)注意到需要獲取其他地址內(nèi)容的標(biāo)簽。這時(shí)，瀏覽器會(huì)發(fā)送一個(gè)獲取請(qǐng)求來重新獲得這些文件。

下面是幾個(gè)我們?cè)L問facebook.com時(shí)需要重獲取的幾個(gè)URL：

* 圖片
http://static.ak.fbcdn.net/rsrc.php/z12E0/hash/8q2anwu7.gif
http://static.ak.fbcdn.net/rsrc.php/zBS5C/hash/7hwy7at6.gif
…
* CSS 式樣表
http://static.ak.fbcdn.net/rsrc.php/z448Z/hash/2plh8s4n.css
http://static.ak.fbcdn.net/rsrc.php/zANE1/hash/cvtutcee.css
…
* JavaScript 文件
http://static.ak.fbcdn.net/rsrc.php/zEMOA/hash/c8yzb6ub.js
http://static.ak.fbcdn.net/rsrc.php/z6R9L/hash/cq2lgbs8.js
…

這些地址都要經(jīng)歷一個(gè)和HTML讀取類似的過程。所以瀏覽器會(huì)在DNS中查找這些域名，發(fā)送請(qǐng)求，重定向等等…

但不像動(dòng)態(tài)頁面那樣，靜態(tài)文件會(huì)允許瀏覽器對(duì)其進(jìn)行緩存。有的文件可能會(huì)不需要與服務(wù)器通訊，而從緩存中直接讀取。服務(wù)器的響應(yīng)中包含了靜態(tài)文件保存的期限信息，所以瀏覽器知道要把它們緩存多長時(shí)間。還有，每個(gè)響應(yīng)都可能包含像版本號(hào)一樣工作的ETag頭（被請(qǐng)求變量的實(shí)體值），如果瀏覽器觀察到文件的版本 ETag信息已經(jīng)存在，就馬上停止這個(gè)文件的傳輸。

試著猜猜看“fbcdn.net”在地址中代表什么？聰明的答案是”Facebook內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)”。Facebook利用內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN）分發(fā)像圖片，CSS表和 JavaScript文件這些靜態(tài)文件。所以，這些文件會(huì)在全球很多CDN的數(shù)據(jù)中心中留下備份。

靜態(tài)內(nèi)容往往代表站點(diǎn)的帶寬大小，也能通過CDN輕松的復(fù)制。通常網(wǎng)站會(huì)使用第三方的CDN。例如，F(xiàn)acebook的靜態(tài)文件由最大的CDN提供商Akamai來托管。

舉例來講，當(dāng)你試著ping static.ak.fbcdn.net的時(shí)候，可能會(huì)從某個(gè)akamai.net服務(wù)器上獲得響應(yīng)。有意思的是，當(dāng)你同樣再ping一次的時(shí)候，響應(yīng)的服務(wù)器可能就不一樣，這說明幕后的負(fù)載平衡開始起作用了。
10. 瀏覽器發(fā)送異步（AJAX）請(qǐng)求

在Web 2.0偉大精神的指引下，頁面顯示完成后客戶端仍與服務(wù)器端保持著聯(lián)系。

以 Facebook聊天功能為例，它會(huì)持續(xù)與服務(wù)器保持聯(lián)系來及時(shí)更新你那些亮亮灰灰的好友狀態(tài)。為了更新這些頭像亮著的好友狀態(tài)，在瀏覽器中執(zhí)行的 JavaScript代碼會(huì)給服務(wù)器發(fā)送異步請(qǐng)求。這個(gè)異步請(qǐng)求發(fā)送給特定的地址，它是一個(gè)按照程式構(gòu)造的獲取或發(fā)送請(qǐng)求。還是在Facebook這個(gè)例子中，客戶端發(fā)送給http://www.facebook.com/ajax/chat/buddy_list.php一個(gè)發(fā)布請(qǐng)求來獲取你好友里哪個(gè)在線的狀態(tài)信息。

提起這個(gè)模式，就必須要講講”AJAX”– “異步JavaScript 和 XML”，雖然服務(wù)器為什么用XML格式來進(jìn)行響應(yīng)也沒有個(gè)一清二白的原因。再舉個(gè)例子吧，對(duì)于異步請(qǐng)求，F(xiàn)acebook會(huì)返回一些 JavaScript的代碼片段。

除了其他，fiddler這個(gè)工具能夠讓你看到瀏覽器發(fā)送的異步請(qǐng)求。事實(shí)上，你不僅可以被動(dòng)的做為這些請(qǐng)求的看客，還能主動(dòng)出擊修改和重新發(fā)送它們。AJAX請(qǐng)求這么容易被蒙，可著實(shí)讓那些計(jì)分的在線游戲開發(fā)者們郁悶的了。（當(dāng)然，可別那樣騙人家~）

Facebook聊天功能提供了關(guān)于AJAX一個(gè)有意思的問題案例：把數(shù)據(jù)從服務(wù)器端推送到客戶端。因?yàn)镠TTP是一個(gè)請(qǐng)求-響應(yīng)協(xié)議，所以聊天服務(wù)器不能把新消息發(fā)給客戶。取而代之的是客戶端不得不隔幾秒就輪詢下服務(wù)器端看自己有沒有新消息。

這些情況發(fā)生時(shí)長輪詢是個(gè)減輕服務(wù)器負(fù)載挺有趣的技術(shù)。如果當(dāng)被輪詢時(shí)服務(wù)器沒有新消息，它就不理這個(gè)客戶端。而當(dāng)尚未超時(shí)的情況下收到了該客戶的新消息，服務(wù)器就會(huì)找到未完成的請(qǐng)求，把新消息做為響應(yīng)返回給客戶端。
總結(jié)一下

希望看了本文，你能明白不同的網(wǎng)絡(luò)模塊是如何協(xié)同工作的。

該文章在 2010/8/13 17:48:20 編輯過