百度2015面试:在浏览器地址栏输入URL,按下回车后究竟发生了什么?

当在浏览器中输入URL并回车后,一系列复杂的网络交互开始:浏览器首先通过DNS查找域名对应的IP,接着发送HTTP请求到服务器。服务器可能进行重定向,浏览器遵循重定向继续请求。服务器处理请求后返回HTML响应,浏览器开始解析并显示页面,同时获取HTML中引用的资源。整个过程中涉及浏览器缓存、DNS缓存、CDN、HTTP请求和响应、AJAX异步通信等技术。

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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:

image

2. 浏览器查找域名的IP地址

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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:

500px-An_example_of_theoretical_DNS_recursion_svg

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

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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

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