HTTP请求流程你了解了么？

2021-05-08 02:29

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标签：str 物理数据链路层接收服务器错误出现 telnet location https

预备知识

前文没有描述到传输和协议直接的层级对应关系，大概补充下网络通信中数据传输对应的协议，首先了解下OSI(开放式系统互联:Open System InterConnection)七层模式，及其对应不同层次的协议。

OSI体系结构	TCP/IP相关协议结构
应用层	HTTP,Telnet，FTP等
表示层	?
会话层	?
传输层	TCP,UDP
网络层	IP
数据链路层	?
物理层	?

了解到HTTP协议是建立在TCP连接基础之上的。HTTP 是一种允许浏览器向服务器获取资源的协议，是 Web 的基础，通常由浏览器发起请求，用来获取不同类型的文件，例如 HTML 文件、CSS 文件、JavaScript 文件、图片、视频等。此外，HTTP 也是浏览器使用最广的协议。

我们对HTTP不太了解的话都会存在这样的疑惑，为什么再次访问同一站点会比第一次快，登录过一次后的网站再次访问就处于登录状态等，我们通过对HTTP请求过程的剖析来解开这些谜团。

浏览器端发起 HTTP 请求流程

浏览器输入网址：http://time.geekbang.org/index.html，之后会完成什么步骤呢？

1、构建请求

首先，浏览器构建请求行信息，构建好后，浏览器准备发起网络请求。

GET /index.html HTTP1.1

2、查找缓存

在真正发起网络请求之前，浏览器会先在浏览器缓存中查询是否有要请求的文件。其中，浏览器缓存是一种在本地保存资源副本，以供下次请求时直接使用的技术。

当浏览器发现请求资源已经存在浏览器缓存中存有副本，则会拦截请求并返回该资源副本结束请求。如果查找缓存失败，则会进入网络请求。所以会有利于：

缓解服务器端压力，提升性能
对于网站来说，缓存是实现快速资源加载的重要组成部分，减少了获取资源的时间。

3、准备IP地址和端口

我们通过开头预备知识和前文也大概了解到了HTTP和TCP的关系。浏览器使用?HTTP 协议作为应用层协议，用来封装请求的文本信息；并使用?TCP/IP 作传输层协议将它发到网络上，所以在 HTTP 工作开始之前，浏览器需要通过 TCP 与服务器建立连接。也就是说 HTTP 的内容是通过 TCP 的传输数据阶段来实现的。

TCP和HTTP的关系示意图：

技术图片

据此，我们可以知道建立HTTP网络请求就是，通过URL地址来解析获取IP和端口信息，建立服务器和TCP连接。我们通过前文《TCP协议》说到了数据包都是通过IP地址传输给接收方的。而我们网站一般的地址都是域名，所以需要把域名和IP地址做映射关系，即解析IP地址的系统“域名系统(DNS)”解析出 IP地址，并获取对应端口号获得建立连接的前置条件。换句话说，即浏览器请求DNS返回域名对应的IP，而请求DNS时也会查询DNS数据缓存服务，判断是否域名已解析过，如果解析过则查询直接使用，拿到IP后则判断URL是否指明端口号，没有则HTTP协议默认时80端口。

4、等待TCP队列

Chrome 有个机制，同一个域名同时最多只能建立 6 个 TCP 连接，如果在同一个域名下同时有 10 个请求发生，那么其中 4 个请求会进入排队等待状态，直至进行中的请求完成。当然，如果当前请求数量少于 6，会直接进入下一步，建立 TCP 连接。

5、建立TCP连接

队列等待结束后，TCP和服务器实现“三次握手”（前文TCP协议有描述），即客户端和服务器发送三个数据包以确认连接，实现浏览器和服务的连接。

6、发送HTTP请求

一旦建立了 TCP 连接，浏览器就可以和服务器进行通信了。而 HTTP 中的数据正是在这个通信过程中传输的。

HTTP请求数据格式：

技术图片

首先浏览器会向服务器发送请求行，它包括了请求方法、请求 URI（Uniform Resource Identifier）和 HTTP 版本协议。

其中请求方式有GET，POST,PUT,Delete等，其中常用的POST会用于发送一些数据给服务器，比如登录网站把用户信息发送给服务器，一般这些数据会通过请求体发送。

在浏览器发送请求行命令之后，还要以请求头形式发送其他一些信息，把浏览器的一些基础信息告诉服务器。比如包含了浏览器所使用的操作系统、浏览器内核等信息，以及当前请求的域名信息、Cookie等。

服务器端处理 HTTP 请求流程

1、返回请求

curl -i https://time.geekbang.org/

通过curl工具(或network面板)我们可以了解到服务器返回的数据格式：

技术图片

首先服务器会返回响应行，包括协议版本和状态码。

如果出现错误，服务器会通过请求行的状态码来返回对应的处理结果，例如：

最常用的状态码是 200，表示处理成功；
404，表示没有找到页面
500，表示服务器错误

正如浏览器会随同请求发送请求头一样，服务器也会随同响应向浏览器发送响应头。响应头包含了服务器自身的一些信息，比如服务器生成返回数据的时间、返回的数据类型（JSON、HTML、流媒体等类型），以及服务器要在客户端保存的 Cookie 等信息。

响应头之后，服务器会发送响应体数据，通常包含了HTML的实际内容。以上为服务器响应浏览器的过程。

2、断开连接

一旦服务器向客户端返回了请求数据，它就要关闭 TCP 连接。不过如果浏览器或者服务器在其头信息中加入了：

Connection:Keep-Alive

则TCP 连接在发送后将仍然保持打开状态，这样浏览器就可以继续通过同一个 TCP 连接发送请求。保持 TCP 连接可以省去下次请求时需要建立连接的时间，提升资源加载速度。?如果一个页面内嵌的图片都来自同一web站点，则初始化一个持久连接则可复用减少TCP的连接。

3、重定向

重定向返回响应行和响应头:

技术图片

状态 301 就是告诉浏览器，我需要重定向到另外一个网址，而需要重定向的网址正是包含在响应头的 Location 字段中，接下来，浏览器获取 Location 字段中的地址，并使用该地址重新导航，这就是一个完整重定向的执行流程。

总结

通过http请求的完整过程，我们就知道，请求过程中DNS缓缓和页面资源缓存会被浏览器缓存起来，以减少向服务器请求的资源，所以会再次请求站点时速度会快。

浏览器资源缓存处理过程：

技术图片

从上图的第一次请求可以看出，当服务器返回 HTTP 响应头给浏览器时，浏览器是通过响应头中的 Cache-Control 字段来设置是否缓存该资源。通常，我们还需要为这个资源设置一个缓存过期时长，而这个时长是通过 Cache-Control 中的 Max-age 参数来设置的。

因此在该缓存资源还未过期的情况下, 如果再次请求该资源，会直接返回缓存中的资源给浏览器。

如果缓存过期了，浏览器则会继续发起网络请求，并且在?HTTP 请求头中带上If-None-Match，服务器收到请求头后，会根据 If-None-Match 的值来判断请求的资源是否有更新。

如果没有更新，就返回 304 状态码，相当于服务器告诉浏览器，这个缓存可以继续使用。
如果资源有更新，服务器就直接返回最新资源给浏览器。

登录网站，通过POST方式提交信息给服务器，服务器接收到浏览器提交的信息之后，查询验证信息正确则会生成表面用户身份的字符串写入响应头的Set-Cookie字段里返回浏览器。

浏览器解析响应头，如有Set-Cookie字段则保存在本地，当用户再次访问时，发起HTTP请求前浏览器会读取Cookie数据并写入请求头发送到服务器，服务器再次判断信息，如果正确则展示用户登录状态及用户信息。

最后总结出浏览器中的HTTP请求从发起到结束一共经历了八个阶段：构建请求、查找缓存、准备 IP 和端口、等待 TCP 队列、建立 TCP 连接、发起 HTTP 请求、服务器处理请求、服务器返回请求和断开连接。