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1、概要
从用户在浏览器输入域名开始#xff0c;到web页面加载完毕#xff0c;这是一个说复杂不复杂#xff0c;说简单不简单的过程#xff0c;下文暂且把这个过程称作网页加载过程。下面…浅谈一个网页打开的全过程涉及DNS、CDN、Nginx负载均衡等
1、概要
从用户在浏览器输入域名开始到web页面加载完毕这是一个说复杂不复杂说简单不简单的过程下文暂且把这个过程称作网页加载过程。下面我将依靠自己的经验总结一下整个过程。如有错漏欢迎指正。
阅读本文需要读者已有一定的计算机知识了解TCP、DNS等。
2、分析
众所周知打开一个网页的过程中浏览器会因页面上的css/js/image等静态资源会多次发起连接请求所以我们暂且把这个网页加载过程分成两部分
html(jsp/php/aspx) 页面加载(假设存在简单的Nginx负载均衡)css/js/image等 网页静态资源加载(假设使用CDN) 2.1 页面加载
先上一张图直观明了地让大家了解下基本流程然后我们再逐一分析。 2.1.1 DNS解析
什么是DNS解析当用户输入一个网址并按下回车键的时候浏览器得到了一个域名。而在实际通信过程中我们需要的是一个IP地址。因此我们需要先把域名转换成相应的IP地址这个过程称作DNS解析。 1) 浏览器首先搜索浏览器自身缓存的DNS记录。
或许很多人不知道浏览器自身也带有一层DNS缓存。Chrome 缓存1000条DNS解析结果缓存时间大概在一分钟左右。
Chrome浏览器通过输入chrome://net-internals/#dns 打开DNS缓存页面
2) 如果浏览器缓存中没有找到需要的记录或记录已经过期则搜索hosts文件和操作系统缓存。
在Windows操作系统中可以通过 ipconfig /displaydns 命令查看本机当前的缓存。
通过hosts文件你可以手动指定一个域名和其对应的IP解析结果并且该结果一旦被使用同样会被缓存到操作系统缓存中。
Windows系统的hosts文件在%systemroot%\system32\drivers\etc下linux系统的hosts文件在/etc/hosts下。
3) 如果在hosts文件和操作系统缓存中没有找到需要的记录或记录已经过期则向域名解析服务器发送解析请求。
其实第一台被访问的域名解析服务器就是我们平时在设置中填写的DNS服务器一项当操作系统缓存中也没有命中的时候系统会向DNS服务器正式发出解析请求。这里是真正意义上开始解析一个未知的域名。
一般一台域名解析服务器会被地理位置临近的大量用户使用特别是ISP的DNS一般常见的网站域名解析都能在这里命中。
4) 如果域名解析服务器也没有该域名的记录则开始递归迭代解析。
这里我们举个例子如果我们要解析的是mail.google.com。
首先我们的域名解析服务器会向根域服务器全球只有13台发出请求。显然仅凭13台服务器不可能把全球所有IP都记录下来。所以根域服务器记录的是com域服务器的IP、cn域服务器的IP、org域服务器的IP……。如果我们要查找.com结尾的域名那么我们可以到com域服务器去进一步解析。所以其实这部分的域名解析过程是一个树形的搜索过程。 根域服务器告诉我们com域服务器的IP。
接着我们的域名解析服务器会向com域服务器发出请求。根域服务器并没有mail.google.com的IP但是却有google.com域服务器的IP。
接着我们的域名解析服务器会向google.com域服务器发出请求。...
如此重复直到获得mail.google.com的IP地址。
为什么是递归问题由一开始的本机要解析mail.google.com变成域名解析服务器要解析mail.google.com这是递归。
为什么是迭代问题由向根域服务器发出请求变成向com域服务器发出请求再变成向google.com域发出请求这是迭代。
5) 获取域名对应的IP后一步步向上返回直到返回给浏览器。
2.1.2 发起TCP请求
浏览器会选择一个大于1024的本机端口向目标IP地址的80端口发起TCP连接请求。经过标准的TCP握手流程建立TCP连接。
关于TCP协议的细节这里就不再阐述。这里只是简单地用一张图说明一下TCP的握手过程。如果不了解TCP可以选择跳过此段不影响本文其他部分的浏览。 2.1.3 发起HTTP请求
其本质是在建立起的TCP连接中按照HTTP协议标准发送一个索要网页的请求。
2.1.4 负载均衡
什么是负载均衡当一台服务器无法支持大量的用户访问时将用户分摊到两个或多个服务器上的方法叫负载均衡。 什么是NginxNginx是一款面向性能设计的HTTP服务器相较于Apache、lighttpd具有占有内存少稳定性高等优势。
负载均衡的方法很多Nginx负载均衡、LVS-NAT、LVS-DR等。这里我们以简单的Nginx负载均衡为例。关于负载均衡的多种方法详情大家可以Google一下。
Nginx有4种类型的模块core、handlers、filters、load-balancers。
我们这里讨论其中的2种分别是负责负载均衡的模块load-balancers和负责执行一系列过滤操作的filters模块。
1) 一般如果我们的平台配备了负载均衡的话前一步DNS解析获得的IP地址应该是我们Nginx负载均衡服务器的IP地址。所以我们的浏览器将我们的网页请求发送到了Nginx负载均衡服务器上。
2) Nginx根据我们设定的分配算法和规则选择一台后端的真实Web服务器与之建立TCP连接、并转发我们浏览器发出去的网页请求。
Nginx默认支持 RR轮转法 和 ip_hash法 这2种分配算法。
前者会从头到尾一个个轮询所有Web服务器而后者则对源IP使用hash函数确定应该转发到哪个Web服务器上也能保证同一个IP的请求能发送到同一个Web服务器上实现会话粘连。
也有其他扩展分配算法如
fair这种算法会选择相应时间最短的Web服务器
url_hash这种算法会使得相同的url发送到同一个Web服务器
3) Web服务器收到请求产生响应并将网页发送给Nginx负载均衡服务器。
4) Nginx负载均衡服务器将网页传递给filters链处理之后发回给我们的浏览器。 而Filter的功能可以理解成先把前一步生成的结果处理一遍再返回给浏览器。比如可以将前面没有压缩的网页用gzip压缩后再返回给浏览器。
2.1.5 浏览器渲染
1) 浏览器根据页面内容生成DOM Tree。根据CSS内容生成CSS Rule Tree(规则树)。调用JS执行引擎执行JS代码。
2) 根据DOM Tree和CSS Rule Tree生成Render Tree(呈现树)
3) 根据Render Tree渲染网页
但是在浏览器解析页面内容的时候会发现页面引用了其他未加载的image、css文件、js文件等静态内容因此开始了第二部分。
2.2 网页静态资源加载
以阿里巴巴的淘宝网首页的logo为例其url地址为 img.alicdn.com/tps/i2/TB1bNE7LFXXXXaOXFXXwFSA1XXX-292-116.png_145x145.jpg
我们清楚地看到了url中有cdn字样。
什么是CDN如果我在广州访问杭州的淘宝网跨省的通信必然造成延迟。如果淘宝网能在广东建立一个服务器静态资源我可以直接从就近的广东服务器获取必然能提高整个网站的打开速度这就是CDN。CDN叫内容分发网络是依靠部署在各地的边缘服务器使用户就近获取所需内容降低网络拥塞提高用户访问响应速度。
接下来的流程就是浏览器根据url加载该url下的图片内容。本质上是浏览器重新开始第一部分的流程所以这里不再重复阐述。区别只是负责均衡服务器后端的服务器不再是应用服务器而是提供静态资源的服务器。
