Web系統(tǒng)服務(wù)器集群部署策略研究

傅榮鑫，李長云，李俊峰

摘要：隨著Web應(yīng)用的不斷深化，越來越多的初學(xué)者加入了Web開發(fā)的隊伍，為了提升Web系統(tǒng)的工作效率，基于緩存技術(shù)的服務(wù)器集群部署是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。該文首先從基本的Web服務(wù)入手，闡述Web的工作原理和基本的系統(tǒng)架構(gòu)，伴隨著Web用戶激增所帶來的系統(tǒng)問題，研究“一體化的應(yīng)用服務(wù)器體系->分離的應(yīng)用服務(wù)器體系->分布式服務(wù)器集群的應(yīng)用服務(wù)體系”的服務(wù)器集群演化路徑，并分階段給出具體的部署策略，為 Web服務(wù)提供商和開發(fā)者提供有價值的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：分布式服務(wù)器集群;系統(tǒng)架構(gòu);消息隊列服務(wù)

中圖分類號：TP393? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）20-0011-03

1 背景

在信息時代，“Web（World Wide Web，WWW）”，中文稱為“萬維網(wǎng)”，已經(jīng)成為人們共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息的最便捷工具。伴隨“Web”應(yīng)用的不斷深化和人們需求的不斷提高，“Web”技術(shù)框架支撐了“Web”的應(yīng)用開發(fā)，如組件技術(shù)與開發(fā)建模技術(shù)的引入都提高了軟件開發(fā)效率。然而，對于初學(xué)者而言，這些復(fù)雜的技術(shù)架構(gòu)讓她們眼花繚亂，因此，分析“Web”的工作原理，使程序員理解某種開發(fā)技術(shù)的要點，對于提高程序員“Web”開發(fā)水平具有現(xiàn)實意義。

2 “Web”應(yīng)用的工作原理

“Web”系統(tǒng)的組成包括：客戶機、服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。“Web”應(yīng)用的目的是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下共享信息，因此，從用戶角度看，“Web”的工作過程包括：“輸入URL”->“瀏覽器（客戶機）向服務(wù)器發(fā)起了一個“請求”，這是“TCP”的第一次握手->之后，當(dāng)服務(wù)器接收到客戶機發(fā)來的“請求”后，會以序列碼的方式做出應(yīng)答，這是“TCP”鏈接的第二次握手->當(dāng)服務(wù)器的應(yīng)答傳回瀏覽器之后，瀏覽器再以序列號的方式給服務(wù)器一個應(yīng)答，這時“TCP”鏈接的第三次握手->最后，當(dāng)三次握手都順利完成，服務(wù)器才將網(wǎng)頁下載到瀏覽器，這時頁面才能展現(xiàn)在我們面前。這四個步驟的工作過程如下。

1）用戶輸入“URL”。在網(wǎng)上共享信息，首先要知道信息文件在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下所處的位置，這個位置被稱為“統(tǒng)一資源定位器”，就是URL（Uniform Resource Locator）。它是一款瀏覽器的地址欄，都是用來輸入統(tǒng)一資源定位符的。這個定位符由幾個重要的部分組成：傳輸協(xié)議、主機域名或者IP地址、文件目錄及文件名等。

2）服務(wù)器的域名解析。在統(tǒng)一資源定位符“URL”中包含了主機域名，在“TCP/IP”網(wǎng)絡(luò)中，域名要轉(zhuǎn)換成“IP”地址才能正常工作。域名解析就是完成“域名”轉(zhuǎn)換成“IP地址”任務(wù)的，解析的結(jié)果是形成域名和“IP”地址對照表。在上網(wǎng)的客戶機上，存在一個“hosts”文件，用于緩存網(wǎng)址映射關(guān)系;如果用戶訪問的服務(wù)器域名與“IP”地址映射表不在“hosts”文件里，客戶機首先會找“TCP/IP”配置表中設(shè)置的首選“DNS”服務(wù)器（被稱為本地“DNS”服務(wù)器，該服務(wù)器也緩存了曾經(jīng)解析過的域名和“IP”地址映射表），去解析“IP”地址，如待查域名不由本地“DNS”服務(wù)器區(qū)域解析，但是緩存表里存在，依然可以使用，但是不能確保一定正確; 在域名解析的過程中，一旦本地域名服務(wù)器的解析失敗，并且在緩存表里面也找不到要解析的域名與IP地址的對應(yīng)數(shù)據(jù)，這時，如果本地域名解析服務(wù)器里面設(shè)置了轉(zhuǎn)發(fā)器，它就會將瀏覽器的域名解析請求發(fā)送到“根”域名服務(wù)器中，在互聯(lián)網(wǎng)中，只有一臺主根域名服務(wù)器，但是它有十套映像根域名服務(wù)器，八臺都在美國本土，一臺在歐洲的瑞典，一臺在亞洲的日本。當(dāng)“根域名”解析服務(wù)器收到來自某個本地域名服務(wù)器的域名解析請求之后，它就會從這個請求里面攜帶的域名結(jié)構(gòu)（也就是頂級域的種類）來判斷交給哪一級的頂級域名服務(wù)器來解析這個域名，并為之授權(quán)，當(dāng)確定了由哪一個頂級域名服務(wù)器來進行解析之后，就會給本地域名解析服務(wù)器返回這個頂級域名服務(wù)器的“IP”地址。當(dāng)本地域名解析服務(wù)器收到這個“根”域名服務(wù)器所指向的頂級域名服務(wù)器的“IP”地址后，就會利用該“IP”地址向這個頂級域名服務(wù)器發(fā)出域名解析的請求，還有一種情況就是，這個頂級域名服務(wù)器也無法解析這個目的域名，它就會將該解析任務(wù)傳給其下一級的域名解析服務(wù)器，重復(fù)以上過程，就一定能夠找到所需要的“IP”地址，除非該域名是不存在的。

3）建立“TCP”連接。找到“IP”地址以后，客戶機和服務(wù)器之間建立起“TCP”鏈接，每一次“TCP”連接都需要三個階段[1]：連接建立、數(shù)據(jù)傳送和連接釋放。每次發(fā)送鏈接被稱為一次握手，“TCP”鏈接需要三次握手方能完成。第一次握手，當(dāng)客戶機向服務(wù)器發(fā)起請求連接時，客戶端會發(fā)送同步序列號“SYN”到服務(wù)器，在這里我們可以設(shè)“SYN”為m，等待服務(wù)器確認，這時客戶端狀態(tài)為“SYN_SENT”;第二次握手，當(dāng)服務(wù)器收到客戶機發(fā)送的“SYN”后，服務(wù)器要做的是確認客戶端發(fā)送過來的“SYN”，在這里服務(wù)器發(fā)送確認包“ACK”，這里的“ACK”為m+1，意思是說“我收到了你發(fā)送的SYN了”，同時，服務(wù)器也會向客戶端發(fā)送一個“SYN”包，這里我們設(shè)“SYN”為n。這時服務(wù)器的狀態(tài)為“SYN_RECV”。一句話，服務(wù)器端發(fā)送“SYN”和“ACK”兩個包;在第三次握手的時候，每當(dāng)“客戶機”進程收到了來自“服務(wù)器”進程的序列號“SYN”和確認包“ACK”之后，它也要向“服務(wù)器”進程發(fā)會一個確認包“ACK”，表明“我也收到你發(fā)送的“SYN”了，我這就給你發(fā)個確認過去，然后我們即能合體了”，這里的“ACK”為“n+1”，當(dāng)三次握手都順利對接上之后，“客戶機”進程和“服務(wù)器”進程都將設(shè)置成“ESTABLISH”的狀態(tài)標(biāo)志，表明這次的TCP連接已經(jīng)大功告成。在三次握手中，客戶端和服務(wù)器端都發(fā)送兩個包“SYN”和“ACK”，只不過服務(wù)器端的兩個包是一次性發(fā)過來的，客戶端的兩個包是分兩次發(fā)送的。