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phpmianshi8年前 (2013-04-12)运维638
  1. DNS解析

  2. TCP连接

  3. 发送http请求

  4. 服务器处理请求

  5. 浏览器解析渲染页面

  6. 连接结束

DNS解析

根域名服务器(root Name server) 是互联网域名解析系统(DNS)中最高级别的域名服务器,负责返回顶级域的权威域名服务器地址。它们是互联网基础设施中的重要部分,因为所有域名解析操作均离不开它们。由于DNS和某些协议(未分片的用户数据协议(UDP)数据包在IPv4内的最大有效大小为512字节)的共同限制,根域名服务器地址的数量呗限制为13个。

顶级域名(TLD),就是最高层级的域名。简单说,就是网址的最后一个部分。比如,网址www.phpmianshi.com的顶级域名就是.com。
他们可以分成两类。一类是一般性顶级域名(gTLD)也可以叫通用顶级域名,比如.com、net、.edu、.org等等,共有700多个。另一类是国别顶级域名(ccTLD),代表不同的国家和地区,比如.cn(中国)、.io(英属印度洋领地)等,共有300多个。

名称服务器(Name Server)在互联网中是指提供域名服务协议的程序或服务器。它可以将"人类可识别"的标识符,映射为系统内部通常为数字形式的标识码。域名系统(DNS)服务器是最著名的名称服务器:域名是互联网两大主要名字空间之一。

DNS解析过程

  1. 检查浏览器缓存中是否缓存过该域名对应的ip地址

  2. 如果在浏览器缓存中没有找到ip,那么将继续查找本机系统是否缓存过ip

  3. 向本地域名解析服务发起域名解析的请求

  4. 向根域名解析服务器发起域名解析请求

  5. 根域名服务器返回gTLD(通用顶级域)域名解析服务器地址

  6. 向gTLD服务器发起解析请求

  7. gTLD服务器接收请求并返回Name Server服务器

  8. Name Server 服务器返回ip地址给本地服务器

  9. 本地域名服务器缓存解析结果

  10. 返回解析结果给用户

DNS负载均衡

DNS负载均衡技术的实现原理是在DNS服务器中为同一个主机名配置多个IP地址,在应答NDS查询时,DNS服务器对每个查询将以DNS文件中主机记录的IP地址按顺序返回不同的解析结果,将客户端的访问引导到不同的机器上去,使得不同的客户端访问不同的服务器,从而达到负载均衡的目的。

TCP连接

三次握手的目的

目的是为了防止已经失效的连接请求报文段突然有传送到了服务端,因而产生错误

三次握手的过程

  1. 客户端发送一个带SYN=1,Seq=X 的数据包到服务器端(第一次握手,由浏览器发起,告诉服务器我要发送请求了)

  2. 服务器发挥一个带SUN=1,ACK=Y的响应包以示传达确认信息(第二次握手,由服务器发起,告诉浏览器我准备接收了,可以发送了)

  3. 客户端再传回一个带ACK=Y+1,Seq=Z的数据报,代表握手结束(第三次握手,由浏览器发送,告诉服务器,我准备发送了)

报文格式:

  1. 序号:Seq序号(Sequence number顺序号码),占32位,用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流,发起方发送数据时对此进行标记。

  2. 确认序号:Ack序号(Acknowledge number确认号码),占32位,只有ACK标志位为1时,确认序号字段才有效,Ack=Seq+1。

  3. 标志位(位码):共6个,即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN,具体含义如下:

    • URG:urgent,紧急。紧急指针(urgent pointer)有效。

    • ACK:acknowledgement,确认。确认序号有效。

    • PSH:push,传送。接收方应该尽快将这个报文交给应用层。

    • RST:reset,重置。重置连接。

    • SYN:synchronous,建立联机。发起一个新连接。

    • FIN:finish,结束。释放一个连接。

需要注意的是:

  1. 不要将确认序号Ack与标志位中的ACK搞混了

  2. 确认方Ack=发起方Seq+1,两端配对。

我们用大白话解释下三次握手

快递小哥:你好,你的快递到了,你在家没?
小明:在家呢,送过来吧。
快递小哥:好的,马上送到。

发送HTTP请求

请求报文由请求行,请求头,空行,请求体四个部分组成。

请求行包含请求方法,URL,协议版本

  • 请求方法包括:GET、POST、PUT、DELETE、PATCH、HEAD、OPTIONS、TRACE。

  • URL即请求地址

  • 协议版本即http版本号

GET /js/count.js HTTP/1.1

上面代码中GET代表请求方法,/js/count.js表示URL,HTTP/1.1代表http版本

请求行包含请求的附加信息,由关键字/值对组成,每行一堆,关键字和值用英文冒号":"分隔。

请求头部通知服务器关于客户端请求的信息。它包含许多有关的客户端环境和请求正文的有用信息。比如:

  • Host:主机名,虚拟主机

  • Connection:HTTP/1.1增加的,使用keeoalive,即持久连接,一个连接可以发多个请求

  • User-Agent:客户端程序的信息,就是我发送请求的浏览器信息

  • Accept:浏览器可以接收的媒体数据类型

  • Accept-Encoding:是浏览器用来告知服务器它能够支持的内容编码及内容编码的优先级顺序,可一次性指定多种内容编码

  • Accept-Language:高hi服务器浏览器能够处理的自然语言集

  • Cookie:浏览器记录的用户相关信息

请求体:可以承载多个请求参数的数据,包含回车符、换行符和请求数据,并不是所有请求都具有请求数据。

服务器处理请求返回HTTP报文

响应报文由相响应行、响应头、响应主体三个部分组成

响应行包含协议版本、状态码、状态码描述

HTTP/1.1 200 OK
  • 协议版本:HTTP/1.1

  • 状态码:200

    • 200:请求成功

    • 201:以创建,成功请求并创建了新的资源

    • 203:非授权信息。请求成功,但返回的meta信息不在原始的服务器,而是一个副本

    • 204:无内容。服务器处理成功,但未返回内容。在未更新网页的情况下,可确保浏览器继续显示当前文档

    • 301:永久重定向

    • 302:临时重定向

    • 307:临时重定向。与302类似。使用GET请求重定向

    • 400:客户端请求的语法错误,服务器无法理解(给服务端传的参数和服务端指定接受的字段不同)

    • 404:服务器无法根据客户端的请求找到资源

    • 405:客户端请求中的方法被禁止(请求方法不对,比如服务端设置GET请求,客户端使用POST请求)

    • 500:服务端内部错误

  • 状态码描述:ok

响应头

响应头为客户端提供了额外的信息,使得客户端可以做出更好的响应。

  • Server:服务器告诉客户端当前服务器上安装得HTTP服务应用程序的信息,可能包含服务器上的软件应用名称,版本号

  • Content-Type:表明了服务器返回给浏览器的实体内容的类型

  • Transfer-Encoding: chunked 表示输出的长度不能确定,普通的静态页面、图片之类的基本上都用不到这个。动态页面可能会用到。

  • Cache-Control:缓存控制,默认值为private,表示内容只缓存到私有缓存中(仅客户端可以缓存,代理服务器不可缓存)

  • Expires:告知客户端资源失效日期

响应主体

服务端给客户端返回的文本信息

浏览器解析渲染页面

浏览器从最初接收请求来的HTML、CSS、JS等资源,然后解析,构建树、渲染布局、绘制,最后呈现给客户能看到的界面的整个过程

主要包括以下几步

  1. 解析HTML生成DOM树

  2. 解析CSS生成CSSOM规则树

  3. 将DOM树与CSSOM规则树合并在一起生成渲染树

  4. 遍历渲染树开始布局,计算每个节点的位置大小信息

  5. 将渲染树每个节点绘制到屏幕

构建DOM树

当浏览器接收到服务器响应来的HTML文档后,会遍历文档节点,生成DOM树。需要注意的是,DOM树生成过程中可能会被CSS和JS的加载执行阻塞。

构建CSSOM规则书

浏览器解析CSS文件并生成CSS规则树,每个CSS文件都被解析成一个StyleSheet对象,每个对象都包含CSS规则。CSS规则对象包含对应于CSS语法的选择器和声明对象以及其他对象

渲染阻塞

当浏览器遇到一个script标记时,DOM构建将暂停,直至脚本完成执行,然后继续构建DOM。每次去执行Js脚本都会严重阻塞DOM树的构建,如果js脚本还操作的CSSOM,而正好这个CSSOM还没有下载和构建,浏览器甚至会延迟脚本执行和构建DOM,直至完成其CSSOM的下载和构建。

所以script标签的位置很重要。实际使用时,可以遵循下面两个原则:

  1. CSS优先:引入顺序上,CSS资源先于JS资源。

  2. JS置后:通常我们把JS代码放到页面底部,且JS应尽量少影响DOM构建

构建渲染树

通过DOM树和CSS规则树我们便可以构建渲染树。浏览器会先从DOM树的根节点开始遍历每个可见节点。对每个可见节点,找到其适配的CSS样式规则并应用。

渲染树构建完成后,每个节点都是可见节点并且都含有其内容和对应的规则的样式。这也是渲染树与DOM树最大的区别。渲染树是用于显示,那些不可见的元素当然就不会在这棵树中出现了,除此之外,display等于none的也不会被显示在这棵树里头,但是visibility等于hidden的元素是会显示在这棵树里头的。

渲染树布局

布局阶段会从渲染树的根节点开始遍历,然后确定每个接待你对象在页面上的确切大小与位置,布局阶段的输出是一个盒子模型,他会精确的捕获每个元素在屏幕内的确切位置与大小。

渲染树绘制

在绘制阶段,遍历渲染树,调用渲染器的paint()方法在屏幕上显示其内容。渲染树的绘制工作是由浏览器的UI后端组件完成

回流与重绘

根据选安然树布局,计算CSS样式,即每个节点在页面中的带线啊哦和位置等几何信息。HTML默认是流式布局的,CSS和JS会打破这种布局,改变DOM的外观样式以及大小和位置。这时就会触发回流和重绘

重绘

屏幕的一部分重绘,不影响整体布局,比如某个CSS的背景色变了,但元素的几何尺寸和位置不变。

常见引起重回的属性

  • color

  • border-style

  • box-shadow

  • background

  • background-size

  • border-radius

  • background-position

回流

当元素的大小位置改变,需要重新验证并计算渲染树。是渲染树的一部分或全部发生了变化。

常见引起回流的属性和方法

  • 添加或者删除可见的DOM元素

  • 元素尺寸改变--边距、填充、边框、宽度和高度

  • 内容变化,比如用户在input中输入文字

  • 浏览器窗口尺寸改变

  • 计算offsetWidth和offsetHeight

从上面可以看出:回流必将引起重绘,而重绘不一定会引起回流。

css3硬件加速(GPU加速)

硬件加速会自动规避回流和重绘
css中有以下几个属性能触发硬件加速

  1. transform

  2. opacity

  3. filter

  4. will-change

如果有一些元素不需要用到上述属性,但是需要触发硬件加速效果,可以使用一些小技巧来诱导浏览器开启硬件加速。

    -webkit-transform: translateZ(0);
    -moz-transform: translateZ(0);
    -ms-transform: translateZ(0);
    -o-transform: translateZ(0);    transform: translateZ(0); 
    /**或者**/
    transform: rotateZ(360deg);    transform: translate3d(0, 0, 0);

要注意的问题

  • 过多的开启硬件加速可能会耗费较多的内存。

  • GPU 渲染会影响字体的抗锯齿效果。这是因为 GPU 和 CPU 具有不同的渲染机制,即使最终硬件加速停止了,文本还是会在动画期间显示得很模糊。

断开连接

现在的页面为了优化请求的耗时,默认都会开启持久连接(keep-alive),那么一个TCP连接确切关闭的时机,是这个tab标签页关闭的时候。这个关闭的过程就是四次挥手.由于TCP连接时全双工的,因此,每个方向都必须要单独进行关闭,这一原则是当一方完成数据发送任务后,发送一个FIN来终止这一方向的连接,收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了,即不会再收到数据了,但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据,直到这一方向也发送了FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭,而另一方则执行被动关闭

  1. client发送一个FIN,用来关闭client到server的数据传送,cliient进入FIN_WAIT_1状态

  2. server收到FIN后,发送一个ack给client,确认序列号为收到序列号+1(与SYN相同,一个FIN占用一个序号),server进入CLOSE_WAIT状态

  3. server发送一个FIN,用来关闭server到client的数据传送,server进入LAST_ACK状态

  4. client收到FIN后,client进入TIME_WAIT状态,接着发送一个ack给server,确认序列号为收到序列号+1,server进入CLOSED状态,完成四次挥手

状态详解:
  CLOSED:表示初始状态。


  LISTEN:表示服务器端的某个SOCKET处于监听状态,可以接受连接了。


  SYN_RCVD:这个状态表示接受到了SYN报文,在正常情况下,这个状态是服务器端的SOCKET在建立TCP连接时的三次握手会话过程中的一个中间状态,很短暂,基本上用netstat你是很难看到这种状态的,除非你特意写了一个客户端测试程序,故意将三次TCP握手过程中最后一个ACK报文不予发送。因此这种状态时,当收到客户端的ACK报文后,它会进入到ESTABLISHED状态。


  SYN_SENT:这个状态与SYN_RCVD遥相呼应,当客户端SOCKET执行CONNECT连接时,它首先发送SYN报文,因此也随即它会进入到了SYN_SENT状态,并等待服务端的发送三次握手中的第2个报文。SYN_SENT状态表示客户端已发送SYN报文。


  ESTABLISHED:表示连接已经建立了。


  FIN_WAIT_1:这个状态要好好解释一下,其实FIN_WAIT_1和FIN_WAIT_2状态的真正含义都是表示等待对方的FIN报文。而这两种状态的区别是:FIN_WAIT_1状态实际上是当SOCKET在ESTABLISHED状态时,它想主动关闭连接,向对方发送了FIN报文,此时该SOCKET即进入到FIN_WAIT_1状态。而当对方回应ACK报文后,则进入到FIN_WAIT_2状态,当然在实际的正常情况下,无论对方何种情况下,都应该马上回应ACK报文,所以FIN_WAIT_1状态一般是比较难见到的,而FIN_WAIT_2状态还有时常常可以用netstat看到。


  FIN_WAIT_2:上面已经详细解释了这种状态,实际上FIN_WAIT_2状态下的SOCKET,表示半连接,也即有一方要求close连接,但另外还告诉对方,我暂时还有点数据需要传送给你,稍后再关闭连接。


  TIME_WAIT:表示收到了对方的FIN报文,并发送出了ACK报文,就等2MSL(Max Segment Lifetime)后即可回到CLOSED可用状态了。如果FIN_WAIT_1状态下,收到了对方同时带FIN标志和ACK标志的报文时,可以直接进入到TIME_WAIT状态,而无须经过FIN_WAIT_2状态。


  CLOSING:这种状态比较特殊,实际情况中应该是很少见,属于一种比较罕见的例外状态。正常情况下,当你发送FIN报文后,按理来说是应该先收到(或同时收到)对方的ACK报文,再收到对方的FIN报文。但是CLOSING状态表示你发送FIN报文后,并没有收到对方的ACK报文,反而却也收到了对方的FIN报文。什么情况下会出现此种情况呢?其实细想一下,也不难得出结论:那就是如果双方几乎在同时close一个SOCKET的话,那么就出现了双方同时发送FIN报文的情况,也即会出现CLOSING状态,表示双方都正在关闭SOCKET连接。


  CLOSE_WAIT:这种状态的含义其实是表示在等待关闭。怎么理解呢?当对方close一个SOCKET后发送FIN报文给自己,你系统毫无疑问地会回应一个ACK报文给对方,此时则进入到CLOSE_WAIT状态。接下来呢,实际上你真正需要考虑的事情是查看你是否还有数据发送给对方,如果没有的话,那么你也就可以close这个SOCKET,发送FIN报文给对方,也即关闭连接。所以你在CLOSE_WAIT状态下,需要完成的事情是等待你去关闭连接。


  LAST_ACK:它是被动关闭一方在发送FIN报文后,最后等待对方的ACK报文。当收到ACK报文后,也即可以进入到CLOSED可用状态了。


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