Web服務(wù)器的主要功能是存儲，處理和傳遞網(wǎng)頁給客戶。客戶端和服務(wù)器之間的通信使用超文本傳輸協(xié)議(HTTP)進(jìn)行。交付的頁面最常見的是HTML文檔，除了文本內(nèi)容之外，還可能包含圖像，樣式表和腳本。

一個用戶代理，通常是web瀏覽器或web爬蟲，通過發(fā)起一個HTTP請求以獲取服務(wù)器資源，服務(wù)器根據(jù)請求返回該資源或由于某種原因響應(yīng)錯誤消息。該資源通常是服務(wù)器輔助存儲上的真實文件，但這不一定是這種情況，取決于Web服務(wù)器的實現(xiàn)方式。

雖然主要功能是提供內(nèi)容，但HTTP的完整實現(xiàn)還包括從客戶端接收內(nèi)容的方式。此功能用于提交Web表單，包括上傳文件。許多通用Web服務(wù)器還支持使用Active Server Pages(ASP)，PHP或其他腳本語言的服務(wù)器端腳本。這意味著Web服務(wù)器的行為可以在單獨的文件中腳本化，而實際的服務(wù)器軟件保持不變。通常，此函數(shù)用于動態(tài)生成HTML文檔(“即時”)，而不是返回靜態(tài)文檔。前者主要用于從數(shù)據(jù)庫檢索或修改信息。后者通常快得多，并且更容易被緩存，但不能提供動態(tài)內(nèi)容。

Web服務(wù)器不僅用于為萬維網(wǎng)服務(wù)。它們也可以被嵌入到諸如打印機(jī)，路由器，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等設(shè)備中，并且僅服務(wù)于本地網(wǎng)絡(luò)。然后，web服務(wù)器可以用作用于監(jiān)視或管理所討論的設(shè)備的系統(tǒng)的一部分。這通常意味著客戶端計算機(jī)上不需要安裝其他軟件，因為只需要一個網(wǎng)絡(luò)瀏覽器(現(xiàn)在大多數(shù)操作系統(tǒng)都包含在內(nèi))。

1.1.2. Web服務(wù)器工作原理

HTTP協(xié)議基于TCP協(xié)議上，是一個應(yīng)用層協(xié)議，用于用戶代理和Web服務(wù)器進(jìn)行通信。Web服務(wù)器通常采用一問一答的方式進(jìn)行工作：

1、在用戶代理上用戶發(fā)起資源請求，請求內(nèi)容包括但不限于：指定資源的唯一標(biāo)識IRI,指明動作類型(GET/POST/DELETE/PUT...)

2、用戶代理解析用戶輸入IRI并從中獲取目標(biāo)域名，交由DNS服務(wù)器解析。如果IRI中指定某IP地址，這無需這步。

3、如果與服務(wù)器的會話還沒建立，此時先建立TCP連接，并完成HTTP協(xié)商(確定雙方均可接受的處理方式，包括協(xié)議版本，是否加密，內(nèi)容格式等等)。

4、用戶代理把請求內(nèi)容封裝成HTTP數(shù)據(jù)包向服務(wù)器發(fā)送。

5、服務(wù)器接收到資源請求并以之前協(xié)商好的方式解包并處理。

6、服務(wù)器請求的資源封裝成HTTP數(shù)據(jù)包并返回給用戶代理。

接下來重點說說服務(wù)器端的工作原理

TCP監(jiān)聽模塊

服務(wù)器監(jiān)聽某個端口(一般默認(rèn)是8080端口，用戶可以設(shè)置其他端口)，以建立和用戶代理之間的連接。一旦建立連接，用戶代理的后續(xù)HTTP請求將不用再進(jìn)入監(jiān)聽模塊。

預(yù)處理

此處主要做三件事：1. 從TCP報文中獲取HTTP請求報文。 2. 根據(jù)和用戶代理的協(xié)商進(jìn)行解密，解壓，安全處理等等。3. 根據(jù)服務(wù)器自身的配置進(jìn)行安全處理，建立會話狀態(tài)等等。

UR路由

解析URL字符串和動作以確定用戶代理請求的資源，根據(jù)匹配規(guī)則(通常根據(jù)正則表達(dá)式+后綴)路由到靜態(tài)資源處理模塊或動態(tài)資源處理模塊。

靜態(tài)資源處理模塊

負(fù)責(zé)找到靜態(tài)資源，比如HTML/Java/CSS文件/圖片/圖像，確定內(nèi)容是字符流或者字節(jié)流，并確定對應(yīng)MIME,比如HTML生成MIME為text/html的字符流，mpeg視頻文件生成MIME為video/mpeg的字節(jié)流。

動態(tài)資源處理模塊

運(yùn)行業(yè)務(wù)邏輯處理，動態(tài)決定返回的資源內(nèi)容和類型，內(nèi)容和類型的處理原則同上。

后處理

根據(jù)和用戶協(xié)商的協(xié)議進(jìn)行加密，壓縮，安全處理等等。

資源輸出模塊

把處理好的內(nèi)容和類型封裝成HTTP報文，往TCP連接另一頭的用戶代理發(fā)送TCP報文(內(nèi)容是HTTP報文)。

主流Web服務(wù)器

包括Apache、IIS 、Nginx，還有比較多使用Tomcat，Jetty，WebSphere，WebLogic，Kerstrel等等。

1.2. Web應(yīng)用程序容器概念與基本原理

1.2.1. Web應(yīng)用程序容器的由來

Web服務(wù)器的出現(xiàn)的標(biāo)志著WWW時代的帶來，世界變得更加平面化。當(dāng)初嘗到甜頭的開創(chuàng)者們開始不滿足與在互聯(lián)網(wǎng)上獲取靜態(tài)資源，于是出現(xiàn)了CGI腳本來動態(tài)獲取資源。再后來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向也是朝著增強(qiáng)Web服務(wù)器動態(tài)獲取資源的能力前進(jìn)。

以下是代表性的動態(tài)技術(shù)：技術(shù)名詞特點 CGI(Common Gateway Interface，公用網(wǎng)關(guān)接口)以獨立進(jìn)程運(yùn)行，可以用多種語言開發(fā)，比如C,C++,VB,Perl，靈活但效率低，維護(hù)復(fù)雜 PHP服務(wù)器端嵌入HTML腳本，開源，功能強(qiáng)大，擴(kuò)展性較差 JSP服務(wù)器端嵌入HTML腳本，跨平臺，部署前需編譯，主要缺點是編寫JSP比較復(fù)雜，需熟悉JAVA及相關(guān)技術(shù) ASP服務(wù)器端嵌入HTML腳本，開發(fā)簡單，功能強(qiáng)大，只能在windows下運(yùn)行 。

隨后Web服務(wù)器朝著企業(yè)級應(yīng)用方向發(fā)展，快速的業(yè)務(wù)變化，迫使Web開發(fā)人員面對新的挑戰(zhàn)：如何快速寫出魯棒，可靠，符合業(yè)務(wù)需求的程序并順利部署?解決這個挑戰(zhàn)的一個有效的辦法是，創(chuàng)造一個Web程序開發(fā)框架(含運(yùn)行環(huán)境，比如解釋執(zhí)行JSP,Web API)，這個框架解決魯棒性，可靠性問題，提供快速開發(fā)接口。換言之，開發(fā)人員只需要專注于實現(xiàn)業(yè)務(wù)本身，如有更高的需求還可以對框架進(jìn)行定制和擴(kuò)展。這個框架的另外一個名字是Web應(yīng)用程序容器。

1.2.2. Web應(yīng)用程序容器的基本工作原理

一般情況下Web應(yīng)用程序容器是以下構(gòu)成體系：

注：淺藍(lán)色的模塊是實現(xiàn)業(yè)務(wù)程序的主要使用模塊。

相對于Web服務(wù)器，該容器新增或強(qiáng)化了以下模塊：

分配線程池資源

容器為每個請求分配一個線程進(jìn)行處理，通常采取線程池的方式高效理由CPU算資源。

封裝Request上下文

一個請求對應(yīng)一個Request上下文，它主要封裝了用戶請求的主要構(gòu)成：URL,HTTP請求頭，以及基于請求頭構(gòu)建的Session,Cookie等對象，方便編程使用。

封裝Response上下文

一個請求對應(yīng)一個Response上下文，主要用于向用戶代理返回資源。可以在其中寫入輸出流，或者重定向，或者返回錯誤碼等等。

URL路由

在容器里，運(yùn)行開發(fā)人員設(shè)置不同的路由匹配規(guī)則，比如讓.HTM返回.HTML,也可以自定義.xyz返回.HTML資源。更加靈活的配置可以參考JAVA MVC或者ASP.NET MVC的配置方案。

動態(tài)資源處理模塊

通常在這里具體的容器和開發(fā)語言都有自己的高效開發(fā)模型，比如JAVA的Servlet,ASP.NET的Web Form,MVC。

回收資源

這里會回收剛才的線程資源，為了線程復(fù)用，除非服務(wù)器空閑一般會將線程返回線程池。

可以看出,Web容器本身具備了做為一個Web服務(wù)器的功能,事實上通常實現(xiàn)Web容器功能的服務(wù)器就是一個Web服務(wù)器.比如Tomcat , IIS ,Jetty。

主流Web容器

包括Tomcat , IIS ,Jetty 。

還有比較多使用WebSphere，WebLogic等等。

1.3. Web應(yīng)用程序服務(wù)器概念及基本原理

在Web服務(wù)器發(fā)展的同一個時期,應(yīng)用服務(wù)器已經(jīng)存在并發(fā)展很長一段時間了。一些公司為Unix開發(fā)了Tuxedo(面向事務(wù)的中間件)、TopEnd、Encina等產(chǎn)品，這些產(chǎn)品都是從類似IMS和CICS的主機(jī)應(yīng)用管理和監(jiān)控環(huán)境衍生而來的。大部分的這些產(chǎn)品都指定了“封閉的”產(chǎn)品專用通信協(xié)議來互連胖客戶機(jī)(“fat” client)和服務(wù)器。在90年代，這些傳統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器產(chǎn)品開始嵌入HTTP通信功能，剛開始要利用網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)。不久后它們之間的界線開始變得模糊了。

同時，web服務(wù)器越來越成熟，可以處理更高的負(fù)載、更多的并發(fā)和擁有更好的特性;應(yīng)用服務(wù)器開始添加越來越多的基于HTTP的通信功能。所有的這些導(dǎo)致了web服務(wù)器與應(yīng)用服務(wù)器的界線變得更窄了。

目前，“應(yīng)用服務(wù)器”和“web服務(wù)器”之間的界線已經(jīng)變得模糊不清了。但是人們還把這兩個術(shù)語區(qū)分開來，作為強(qiáng)調(diào)使用。

當(dāng)有人說到“web服務(wù)器”時，你通常要把它認(rèn)為是以HTTP為核心、web UI為向?qū)У膽?yīng)用。當(dāng)有人說到“應(yīng)用服務(wù)器”時，你可能想到“高負(fù)載、企業(yè)級特性、事務(wù)和隊列、多通道通信(HTTP和更多的協(xié)議)”。但現(xiàn)在提供這些需求的基本上都是同一個產(chǎn)品。

下圖描述一個典型的Web應(yīng)用服務(wù)器的結(jié)構(gòu)圖:

從上圖中可以看到Web應(yīng)用服務(wù)器包括了Web容器,同時內(nèi)置了支撐企業(yè)應(yīng)用的事務(wù),安全,集成,通信,高可用等等功能,極大了減少了重復(fù)開發(fā)量,保障了業(yè)務(wù)系統(tǒng)快速開發(fā)和部署,而它本身也是一個Web服務(wù)器。Web應(yīng)用服務(wù)器可以選擇使用大廠的WebLogic和WebSphere這種重量級產(chǎn)品外，也可以使用類似與Tomcat、jetty這樣的web containner 再加上第三方的框架(spring,hibernate等)來構(gòu)建自己的Application Server;.NET Core平臺下可以選擇IIS, Apache,Nginx 與ASP.NET Core構(gòu)建。

1.4. 反向代理概念與基本原理1.4.1. 反向代理基本概念

反向代理是代理服務(wù)器的一種。它根據(jù)客戶端的請求，從后端的服務(wù)器(如Web服務(wù)器)上獲取資源，然后再將這些資源返回給客戶端。與前向代理不同，前向代理作為一個媒介將互聯(lián)網(wǎng)上獲取的資源返回給相關(guān)聯(lián)的客戶端，而反向代理是在服務(wù)器端(如Web服務(wù)器)作為代理使用，而不是客戶端。客戶端通過前向代理可以訪問很多不同的資源，而反向代理是很多客戶端都通過它訪問不同后端服務(wù)器上的資源，而不需要知道這些后端服務(wù)器的存在，而以為所有資源都來自于這個反向代理服務(wù)器。

互聯(lián)網(wǎng)中的請求發(fā)送給反向代理，反向代理把請求轉(zhuǎn)發(fā)到內(nèi)網(wǎng)中的服務(wù)器。

反向代理的主要作用為：

加密和SSL加速

負(fù)載均衡

緩存靜態(tài)內(nèi)容

壓縮

減速上傳

安全防火墻

外網(wǎng)發(fā)布

突破互聯(lián)網(wǎng)封鎖

解決跨域問題

1.4.2. 反向代理基本工作原理

一個反向代理服務(wù)器的構(gòu)成和處理過程如下圖：

左邊淡黃色功能模塊對外網(wǎng)報文進(jìn)行處理，右邊灰色功能模塊針對內(nèi)網(wǎng)報文進(jìn)行處理

TCP監(jiān)聽模塊

監(jiān)聽TCP請求，這里的請求是指報文內(nèi)容是某應(yīng)用層協(xié)議(比如HTTP,FTP,EMAIL等應(yīng)用層協(xié)議)的請求。至于這里是否會單獨產(chǎn)生一個線程來開始處理，這個由服務(wù)器自己決定，目前最流行的是先入消息隊列然后異步處理，這樣能極大提高代理的吞吐量和穩(wěn)定性。

匹配被代理服務(wù)器

代理服務(wù)器根據(jù)一個表(存放外網(wǎng)url和內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器的對應(yīng)關(guān)系，通常需人工進(jìn)行設(shè)置)，如果匹配到則繼續(xù)處理，否則依據(jù)外網(wǎng)協(xié)議返回錯誤信息，比如HTTP協(xié)議這返回404。

應(yīng)用負(fù)載均衡策略

如果比較大型的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，為了整體系統(tǒng)穩(wěn)定性，解決單點問題，需要根據(jù)自定義策略合理的轉(zhuǎn)發(fā)報文給被代理服務(wù)器。簡單的策略是哈希分發(fā)或者隨機(jī)分發(fā)，一般可以由用戶進(jìn)行配置和選擇。

預(yù)處理

這里依據(jù)協(xié)商好的外網(wǎng)應(yīng)用協(xié)議進(jìn)行解密，安全，會話，解壓等處理。

新生成網(wǎng)絡(luò)報文

這里依據(jù)協(xié)商好的內(nèi)網(wǎng)應(yīng)用協(xié)議生成網(wǎng)絡(luò)報文，這里可能會進(jìn)行加密，安全，會話，壓縮等處理。

轉(zhuǎn)發(fā)給被代理服務(wù)器

把新生成的網(wǎng)絡(luò)報文發(fā)送給內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器(可能是否Web服務(wù)器，F(xiàn)tp服務(wù)器，郵件服務(wù)器)。

接受網(wǎng)絡(luò)報文

接受內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器反饋的網(wǎng)絡(luò)報文。

預(yù)處理

這里依據(jù)協(xié)商好的外網(wǎng)應(yīng)用協(xié)議進(jìn)行加密，安全，會話，壓縮等處理。

資源輸出模塊

這時生成滿足外網(wǎng)應(yīng)用協(xié)議要求的報文，并發(fā)送到外網(wǎng)連接的另一端(用戶代理)。

常用的反向代理服務(wù)器

它們的名字您一定記得：Ngnix,IIS,Apache。

1.5. 總結(jié)

從概念上講：Web服務(wù)器是提供WWW服務(wù)的程序;Web容器是提供給開發(fā)者的框架;Web應(yīng)用程序服務(wù)器內(nèi)容豐富得多，既可用各廠商通常遵循一定的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并自定義擴(kuò)展功能而成，也可以利用開源組件輕量級拼裝打造;反向代理服務(wù)器在企業(yè)級應(yīng)用中表現(xiàn)突出，具有解決集中式安全，負(fù)載均衡等等優(yōu)點。

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