从输入网址到显示网页

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

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/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 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。

4. facebook服务的永久重定向响应

图中所示为Facebook服务器发回给浏览器的响应：

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

服务器给浏览器响应一个301永久重定向响应，这样浏览器就会访问“http://www.facebook.com/” 而非“http://facebook.com/”。

为什么服务器一定要重定向而不是直接发会用户想看的网页内容呢？这个问题有好多有意思的答案。

其中一个原因跟搜索引擎排名有 关。你看，如果一个页面有两个地址，就像http://www.igoro.com/ 和http://igoro.com/，搜索引擎会认为它们是两个网站，结果造成每一个的搜索链接都减少从而降低排名。而搜索引擎知道301永久重定向是 什么意思，这样就会把访问带www的和不带www的地址归到同一个网站排名下。

还有一个是用不同的地址会造成缓存友好性变差。当一个页面有好几个名字时，它可能会在缓存里出现好几次。

5. 浏览器跟踪重定向地址

现在，浏览器知道了 “http://www.facebook.com/”才是要访问的正确地址，所以它会发送另一个获取请求：

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

头信息以之前请求中的意义相同。

6. 服务器“处理”请求

服务器接收到获取请求，然后处理并返回一个响应。

这表面上看起来是一个顺向的任务，但其实这中间发生了很多有意思的东西- 就像作者博客这样简单的网站，何况像facebook那样访问量大的网站呢！

* Web 服务器软件

web服务器软件（像IIS和阿帕奇）接收到HTTP请求，然后确定执行什么请求处理来处理它。请求处理就是一个能够读懂请求并且能生成HTML来进行响应的程序（像ASP.NET,PHP,RUBY…）。

举个最简单的例子，需求处理可以以映射网站地址结构的文件层次存储。像http://example.com/folder1/page1.aspx这个地址会映射/httpdocs/folder1/page1.aspx这个文件。web服务器软件可以设置成为地址人工的对应请求处理，这样 page1.aspx的发布地址就可以是http://example.com/folder1/page1。

* 请求处理

请求处理阅读请求及它的参数和cookies。它会读取也可能更新一些数据，并讲数据存储在服务器上。然后，需求处理会生成一个HTML响应。

所有动态网站都面临一个有意思的难点 -如何存储数据。小网站一半都会有一个SQL数据库来存储数据，存储大量数据和/或访问量大的网站不得不找一些办法把数据库分配到多台机器上。解决方案 有：sharding （基于主键值讲数据表分散到多个数据库中），复制，利用弱语义一致性的简化数据库。

委托工作给批处理是一个廉价保持数据更新的技术。举例来讲，Fackbook得及时更新新闻feed，但数据支持下的“你可能认识的人”功能只需要每晚更新 （作者猜测是这样的，改功能如何完善不得而知）。批处理作业更新会导致一些不太重要的数据陈旧，但能使数据更新耕作更快更简洁。