打开网址过程

基本的流程 DNS解析--- 负载均衡 --- Web服务器 --- 浏览器渲染

DNS解析

域名系统(英文:Domain Name System,缩写:DNS)是互联网的一项服务。它作为将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库,能够使人更方便地访问互联网。

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)

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

发起TCP请求

Transmission Control Protocol 传输控制协议 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。

TCP协议全称: 传输控制协议, 顾名思义, 就是要对数据的传输进行一定的控制.

正常情况下, tcp需要经过三次握手建立连接, 四次挥手断开连接.

那么什么是三次握手? 什么是四次挥手呢?

三次握手

第一次: 客户端 - - > 服务器 此时服务器知道了客户端要建立连接了

第二次: 客户端 < - - 服务器 此时客户端知道服务器收到连接请求了

第三次: 客户端 - - > 服务器 此时服务器知道客户端收到了自己的回应

到这里, 就可以认为客户端与服务器已经建立了连接. 刚开始, 客户端和服务器都处于 CLOSE 状态. 此时, 客户端向服务器主动发出连接请求, 服务器被动接受连接请求.

1, TCP服务器进程先创建传输控制块TCB, 时刻准备接受客户端进程的连接请求, 此时服务器就进入了 LISTEN(监听)状态 2, TCP客户端进程也是先创建传输控制块TCB, 然后向服务器发出连接请求报文,此时报文首部中的同步标志位SYN=1, 同时选择一个初始序列号 seq = x, 此时,TCP客户端进程进入了 SYN-SENT(同步已发送状态)状态。TCP规定, SYN报文段(SYN=1的报文段)不能携带数据,但需要消耗掉一个序号。 3, TCP服务器收到请求报文后, 如果同意连接, 则发出确认报文。确认报文中的 ACK=1, SYN=1, 确认序号是 x+1, 同时也要为自己初始化一个序列号 seq = y, 此时, TCP服务器进程进入了SYN-RCVD(同步收到)状态。这个报文也不能携带数据, 但是同样要消耗一个序号。 4, TCP客户端进程收到确认后还, 要向服务器给出确认。确认报文的ACK=1,确认序号是 y+1,自己的序列号是 x+1. 5, 此时,TCP连接建立,客户端进入ESTABLISHED(已建立连接)状态。当服务器收到客户端的确认后也进入ESTABLISHED状态,此后双方就可以开始通信了。

为什么不用两次?

主要是为了防止已经失效的连接请求报文突然又传送到了服务器,从而产生错误。如果使用的是两次握手建立连接,假设有这样一种场景,客户端发送的第一个请求连接并且没有丢失,只是因为在网络中滞留的时间太长了,由于TCP的客户端迟迟没有收到确认报文,以为服务器没有收到,此时重新向服务器发送这条报文,此后客户端和服务器经过两次握手完成连接,传输数据,然后关闭连接。此时之前滞留的那一次请求连接,因为网络通畅了, 到达了服务器,这个报文本该是失效的,但是,两次握手的机制将会让客户端和服务器再次建立连接,这将导致不必要的错误和资源的费。 如果采用的是三次握手,就算是那一次失效的报文传送过来了,服务端接受到了那条失效报文并且回复了确认报文,但是客户端不会再次发出确认。由于服务器收不到确认,就知道客户端并没有请求连接。 为什么不用四次?

因为三次已经可以满足需要了, 四次就多余了. 再来看看何为四次挥手.

数据传输完毕后,双方都可以释放连接. 此时客户端和服务器都是处于ESTABLISHED状态,然后客户端主动断开连接,服务器被动断开连接.

1, 客户端进程发出连接释放报文,并且停止发送数据。 释放数据报文首部,FIN=1,其序列号为seq=u(等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1),此时客户端进入FIN-WAIT-1(终止等待1)状态。 TCP规定,FIN报文段即使不携带数据,也要消耗一个序号。 2, 服务器收到连接释放报文,发出确认报文,ACK=1,确认序号为 u+1,并且带上自己的序列号seq=v,此时服务端就进入了CLOSE-WAIT(关闭等待)状态。 TCP服务器通知高层的应用进程,客户端向服务器的方向就释放了,这时候处于半关闭状态,即客户端已经没有数据要发送了,但是服务器若发送数据,客户端依然要接受。这个状态还要持续一段时间,也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。 3, 客户端收到服务器的确认请求后,此时客户端就进入FIN-WAIT-2(终止等待2)状态,等待服务器发送连接释放报文(在这之前还需要接受服务器发送的最终数据) 4, 服务器将最后的数据发送完毕后,就向客户端发送连接释放报文,FIN=1,确认序号为v+1,由于在半关闭状态,服务器很可能又发送了一些数据,假定此时的序列号为seq=w,此时,服务器就进入了LAST-ACK(最后确认)状态,等待客户端的确认。 5, 客户端收到服务器的连接释放报文后,必须发出确认,ACK=1,确认序号为w+1,而自己的序列号是u+1,此时,客户端就进入了TIME-WAIT(时间等待)状态。注意此时TCP连接还没有释放,必须经过2∗MSL(最长报文段寿命)的时间后,当客户端撤销相应的TCB后,才进入CLOSED状态。 6, 服务器只要收到了客户端发出的确认,立即进入CLOSED状态。同样,撤销TCB后,就结束了这次的TCP连接。可以看到,服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。

TCP原文链接

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。

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Nginx?Nginx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

  1. 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。

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。

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。

原文链接

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