從輸入網址到顯示網頁

作為一個軟件開發者，你一定會對網絡應用如何工作有一個完整的層次化的認知，同樣這里也包括這些應用所用到的技術：像瀏覽器，HTTP，HTML，網絡服務器，需求處理等等。

本文將更深入的研究當你輸入一個網址的時候，后臺到底發生了一件件什么樣的

1. 首先嘛，你得在瀏覽器里輸入要網址：

2. 瀏覽器查找域名的IP地址：

導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
  瀏覽器會緩存DNS記錄一段時間。 有趣的是，操作系統沒有告訴瀏覽器儲存DNS記錄的時間，這樣不同瀏覽器會儲存個自固定的一個時間（2分鐘到30分鐘不等）。
• 系統緩存
  如果在瀏覽器緩存里沒有找到需要的記錄，瀏覽器會做一個系統調用（windows里是gethostbyname）。這樣便可獲得系統緩存中的記錄。
• 路由器緩存
  接著，前面的查詢請求發向路由器，它一般會有自己的DNS緩存。
• ISP DNS 緩存
  接下來要check的就是ISP緩存DNS的服務器。在這一般都能找到相應的緩存記錄。
• 遞歸搜索
  你的ISP的DNS服務器從跟域名服務器開始進行遞歸搜索，從.com頂級域名服務器到Facebook的域名服務器。一般DNS服務器的緩存中會有.com域名服務器中的域名，所以到頂級服務器的匹配過程不是那么必要了。

DNS遞歸查找如下圖所示：

DNS有一點令人擔憂，這就是像wikipedia.org 或者 facebook.com這樣的整個域名看上去只是對應一個單獨的IP地址。還好，有幾種方法可以消除這個瓶頸：

• 循環 DNS 是DNS查找時返回多個IP時的解決方案。舉例來說，Facebook.com實際上就對應了四個IP地址。
• 負載平衡器 是以一個特定IP地址進行偵聽并將網絡請求轉發到集群服務器上的硬件設備。 一些大型的站點一般都會使用這種昂貴的高性能負載平衡器。
• 地理 DNS 根據用戶所處的地理位置，通過把域名映射到多個不同的IP地址提高可擴展性。這樣不同的服務器不能夠更新同步狀態，但映射靜態內容的話非常好。
• Anycast 是一個IP地址映射多個物理主機的路由技術。 美中不足，Anycast與TCP協議適應的不是很好，所以很少應用在那些方案中。

大多數DNS服務器使用Anycast來獲得高效低延遲的DNS查找。

3. 瀏覽器給web服務器發送一個HTTP請求：

因為像Facebook主頁這樣的動態頁面，打開后在瀏覽器緩存中很快甚至馬上就會過期，毫無疑問他們不能從中讀取。

所以，瀏覽器將把一下請求發送到Facebook所在的服務器：

GET http://facebook.com/ HTTP/1.1
Accept: application/x-ms-application, image/jpg, 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 這個請求定義了要讀取的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 (Accept and Accept-Encoding 頭). Connection頭要求服務器為了后邊的請求不要關閉TCP連接。

請求中也包含瀏覽器存儲的該域名的cookies。可能你已經知道，在不同頁面請求當中，cookies是與跟蹤一個網站狀態相匹配的鍵值。這樣cookies會存儲登錄用戶名，服務器分配的密碼和一些用戶設置等。Cookies會以文本文檔形式存儲在客戶機里，每次請求時發送給服務器。

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

像“http://facebook.com/”中的斜杠是至關重要的。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，因為瀏覽器不清楚folderOrFile到底是文件夾還是文件，所以不能自動添加 斜杠。這時，瀏覽器就不加斜杠直接訪問地址，服務器會響應一個重定向，結果造成一次不必要的握手。

4. facebook服務的永久重定向響應

圖中所示為Facebook服務器發回給瀏覽器的響應：

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

服務器給瀏覽器響應一個301永久重定向響應，這樣瀏覽器就會訪問“http://www.facebook.com/” 而非“http://facebook.com/”。

為什么服務器一定要重定向而不是直接發會用戶想看的網頁內容呢？這個問題有好多有意思的答案。

其中一個原因跟搜索引擎排名有 關。你看，如果一個頁面有兩個地址，就像http://www.igoro.com/ 和http://igoro.com/，搜索引擎會認為它們是兩個網站，結果造成每一個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，這樣就會把訪問帶www的和不帶www的地址歸到同一個網站排名下。

還有一個是用不同的地址會造成緩存友好性變差。當一個頁面有好幾個名字時，它可能會在緩存里出現好幾次。

5. 瀏覽器跟蹤重定向地址

現在，瀏覽器知道了 “http://www.facebook.com/”才是要訪問的正確地址，所以它會發送另一個獲取請求：

GET http://www.facebook.com/ HTTP/1.1
Accept: application/x-ms-application, image/jpg, 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

頭信息以之前請求中的意義相同。

6. 服務器“處理”請求

服務器接收到獲取請求，然后處理并返回一個響應。

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

* Web 服務器軟件

web服務器軟件（像IIS和阿帕奇）接收到HTTP請求，然后確定執行什么請求處理來處理它。請求處理就是一個能夠讀懂請求并且能生成HTML來進行響應的程序（像ASP.NET,PHP,RUBY…）。

舉個最簡單的例子，需求處理可以以映射網站地址結構的文件層次存儲。像http://example.com/folder1/page1.aspx這個地址會映射/httpdocs/folder1/page1.aspx這個文件。web服務器軟件可以設置成為地址人工的對應請求處理，這樣 page1.aspx的發布地址就可以是http://example.com/folder1/page1。

* 請求處理

請求處理閱讀請求及它的參數和cookies。它會讀取也可能更新一些數據，并講數據存儲在服務器上。然后，需求處理會生成一個HTML響應。

所有動態網站都面臨一個有意思的難點 -如何存儲數據。小網站一半都會有一個SQL數據庫來存儲數據，存儲大量數據和/或訪問量大的網站不得不找一些辦法把數據庫分配到多臺機器上。解決方案 有：sharding （基于主鍵值講數據表分散到多個數據庫中），復制，利用弱語義一致性的簡化數據庫。

委托工作給批處理是一個廉價保持數據更新的技術。舉例來講，Fackbook得及時更新新聞feed，但數據支持下的“你可能認識的人”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）。批處理作業更新會導致一些不太重要的數據陳舊，但能使數據更新耕作更快更簡潔。