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从输入网址到显示网页的过程发生了什么

作为一个软件开发者,你一定会对网络应用如何工作有一个完整的层次化的认知,同样这里也包括这些应用所用到的技术:像浏览器,HTTP,HTML,网络服务器,需求处理等等。

本文将更深入的研究当你输入一个网址的时候,后台到底发生了一件件什么样的事~
1. 首先嘛,你得在浏览器里输入要网址:

2. 浏览器查找域名的IP地址

导航的第一步是通过访问的域名找出其IP地址。DNS查找过程如下:

* 浏览器缓存 – 浏览器会缓存DNS记录一段时间。 有趣的是,操作系统没有告诉浏览器储存DNS记录的时间,这样不同浏览器会储存个自固定的一个时间(2分钟到30分钟不等)。
* 系统缓存 – 如果在浏览器缓存里没有找到需要的记录,浏览器会做一个系统调用(windows里是gethostbyname)。这样便可获得系统缓存中的记录。
* 路由器缓存 – 接着,前面的查询请求发向路由器,它一般会有自己的DNS缓存。
* ISP DNS 缓存 – 接下来要check的就是ISP缓存DNS的服务器。在这一般都能找到相应的缓存记录。
* 递归搜索 – 你的ISP的DNS服务器从跟域名服务器开始进行递归搜索,从.com顶级域名服务器到Facebook的域名服务器。一般DNS服务器的缓存中会有.com域名服务器中的域名,所以到顶级服务器的匹配过程不是那么必要了。

DNS递归查找如下图所示:

DNS有一点令人担忧,这就是像wikipedia.org 或者 facebook.com这样的整个域名看上去只是对应一个单独的IP地址。还好,有几种方法可以消除这个瓶颈:

* 循环 DNS 是DNS查找时返回多个IP时的解决方案。举例来说,Facebook.com实际上就对应了四个IP地址。
* 负载平衡器 是以一个特定IP地址进行侦听并将网络请求转发到集群服务器上的硬件设备。 一些大型的站点一般都会使用这种昂贵的高性能负载平衡器。
* 地理 DNS 根据用户所处的地理位置,通过把域名映射到多个不同的IP地址提高可扩展性。这样不同的服务器不能够更新同步状态,但映射静态内容的话非常好。
* Anycast 是一个IP地址映射多个物理主机的路由技术。 美中不足,Anycast与TCP协议适应的不是很好,所以很少应用在那些方案中。

大多数DNS服务器使用Anycast来获得高效低延迟的DNS查找。

3. 浏览器给web服务器发送一个HTTP请求

因为像Facebook主页这样的动态页面,打开后在浏览器缓存中很快甚至马上就会过期,毫无疑问他们不能从中读取。

所以,浏览器将把一下请求发送到Facebook所在的服务器:

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 这个请求定义了要读取的URL: “http://facebook.com/”。 浏览器自身定义 (User-Agent 头), 和它希望接受什么类型的相应 (Accept and Accept-Encoding 头). Connection头要求服务器为了后边的请求不要关闭TCP连接。

请求中也包含浏览器存储的该域名的cookies。可能你已经知道,在不同页面请求当中,cookies是与跟踪一个网站状态相匹配的键值。这样cookies会存储登录用户名,服务器分配的密码和一些用户设置等。Cookies会以文本文档形式存储在客户机里,每次请求时发送给服务器。

用来看原始HTTP请求及其相应的工具很多。作者比较喜欢使用fiddler,当然也有像FireBug这样其他的工具。这些软件在网站优化时会帮上很大忙。
除了获取请求,还有一种是发送请求,它常在提交表单用到。发送请求通过URL传递其参数(e.g.: http://robozzle.com/puzzle.aspx?id=85)。发送请求在请求正文头之后发送其参数。

像“http://facebook.com/”中的斜杠是至关重要的。这种情况下,浏览器能安全的添加斜杠。而像“http: //example.com/folderOrFile”这样的地址,因为浏览器不清楚folderOrFile到底是文件夹还是文件,所以不能自动添加 斜杠。这时,浏览器就不加斜杠直接访问地址,服务器会响应一个重定向,结果造成一次不必要的握手。

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