一个http请求的全过程是怎样的？

一、前言

　　当我们在浏览器栏输入：http//:www.baidu.com 的时候，具体发生了什么呢？这个请求是怎么到达服务器及返回结果的呢

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　http请求过程图示

二、概述

浏览器进行DNS域名解析（就是域名到IP地址的转换过程），得到对应的IP地址
根据这个IP，找到对应的服务器建立连接（三次握手）
建立TCP连接后发起HTTP请求（一个完整的http请求报文）
服务器响应HTTP请求，浏览器得到html代码（服务器如何响应）
浏览器解析html代码，并请求html代码中的资源（如js、css、图片等）
浏览器对页面进行渲染呈现给用户
服务器关闭TCP连接（四次挥手）

三、过程详解

1.DNS域名解析

首先会搜索浏览器自身的DNS缓存（缓存时间比较短，大概只有1分钟，且只能容纳1000条缓存）；
如果浏览器自身的缓存里面没有找到，那么浏览器会搜索系统自身的DNS缓存；
如果还没有找到，那么尝试从 hosts文件里面去找；
在前面三个过程都没获取到的情况下，浏览器就会发起一个DNS的系统调用，就会向本地配置的首选DNS服务器（一般是电信运营商提供的，也可以使用像Google提供的DNS服务器）发起域名解析请求（通过的是UDP协议向DNS的53端口发起请求，这个请求是递归的请求，也就是运营商的DNS服务器必须得提供给我们该域名的IP地址）。

2、TCP三次握手

　　三次握手：服务端新建套接字，绑定地址信息后开始监听，进入LISTEN状态。客户端新建套接字绑定地址信息后调用connect，发送连接请求SYN，并进入SYN_SENT状态，等待服务器的确认。服务端一旦监听到连接请求，就会将连接放入内核等待队列中，并向客户端发送SYN和确认报文段ACK，进入SYN_RECD状态。客户端收到SYN+ACK报文后向服务端发送确认报文段ACK，并进入ESTABLISHED状态，开始读写数据。服务端一旦收到客户端的确认报文，就进入ESTABLISHED状态，就可以进行读写数据了。

　　1. 为什么握手是三次，而不是两次或者四次？

　　答：两次不安全，四次没必要。tcp通信需要确保双方都具有数据收发的能力，得到ACK响应则认为对方具有数据收发的能力，因此双方都要发送SYN确保对方具有通信的能力。

第一次握手是客户端发送SYN，服务端接收，服务端得出客户端的发送能力和服务端的接收能力都正常；
第二次握手是服务端发送SYN+ACK，客户端接收，客户端得出客户端发送接收能力正常，服务端发送接收能力也都正常，但是此时服务器并不能确认客户端的接收能力是否正常；
第三次握手客户端发送ACK，服务器接收，服务端才能得出客户端发送接收能力正常，服务端自己发送接收能力也都正常。

　　2. 三次握手可以携带数据吗？

　　答：第一次、第二次握手不可以携带数据，而第三次握手是可以携带数据的。假设第一次可以携带数据，如果有人恶意攻击服务器，每次都在第一次握手中的SYN报文放入大量数据，重复发送大量SYN报文，此时服务器会花费大量内存空间来缓冲这些报文，服务器就更容易被攻击了。

　　3. TCP三次握手失败，服务端会如何处理?

　　答：握手失败的原因有两种，第一种是服务端没有收到SYN，则什么都不做；第二种是服务端回复了SYN+ACK后，长时间没有收到ACK响应，则超时后就会发送RST重置连接报文，释放资源。

　　4. ISN代表什么？意义何在？ISN是固定不变的吗？ISN为何要动态随机

　　答：ISN全称是Initial Sequence Number，是TCP发送方的字节数据编号的原点，告诉对方我要开始发送数据的初始化序列号。

　　ISN如果是固定的，攻击者很容易猜出后序的确认号，为了安全起见，避免被第三方猜到从而发送伪造的RST报文，因此ISN是动态生成的。

　　5. 什么是半连接队列

　　答：服务器第一次收到客户端的SYN之后，就会处于SYN_RECD状态，此时双方还没有完全建立连接。服务器会把这种状态下的请求连接放在一个队列里，我们把这种队列称之为半连接队列。当然还有一个全连接队列，就是已经完成三次握手，建立起来连接的就会放在全连接队列中，如果队列满了就有可能出现丢包现象。

3、发起HTTP请求

　　HTTP是一个客户端和服务器端请求和应答的标准（TCP）。客户端是终端用户，服务器端是网站。通过使用web浏览器、网络爬虫或者其它的工具，客户端发起一个到服务器上指定端口（默认端口为80）的HTTP协议进行，否则无法连接。

　　通俗来讲，他就是计算机通过网络进行通信的规则，是一个基于请求与响应，无状态的，应用层的协议，常基于TCP/IP协议传输数据。目前任何终端之间进行任何一种通信都必须按照HTTP协议进行，否则无法连接。

　　HTTP请求报文：

　　一个HTTP请求报文由请求行（request line）、请求头部（header）、空行和请求数据4个部分组成。

　1）请求行

　　请求行分为三个部分：请求方法、请求地址和协议版本。

　　请求方法

HTTP/1.1 定义的请求方法有8种：GET、POST、PUT、DELETE、PATCH、HEAD、OPTIONS、TRACE。

　　最常用的两种GET和POST，如果是RESTful接口的话一般会用到GET、POST、DELETE、PUT。

　　请求地址

URL:统一资源定位符，是一种自愿位置的抽象唯一识别方法。

　　　　组成：<协议>：//<主机>：<端口>/<路径>。

　　　　端口和路径有时可以省略（HTTP默认端口号是80）。

　2）请求头部

　　　　请求头部为请求报文添加了一些附加信息，由“名/值”对组成，每行一对，名和值之间使用冒号分隔。

　　　　请求头部的最后会有一个空行，表示请求头部结束，接下来为请求数据，这一行非常重要，必不可少。

　3）请求数据

　　　　可选部分，比如GET请求就没有请求数据。

4、服务器响应HTTP请求

　　　接收到HTTP请求之后，就轮到负载均衡登场了，它位于网站的最前端，把短时间内较高的访问量分摊到不同机器上处理。负载均衡方案有软件、硬件两种。软件方案常见的就是NGINX了。

　　　Nginx的作用主要有两个1，处理静态文件请求，2转发请求给后端服务器。然后后端服务器查询数据库返回数据。数据返回给客户端仍然通过HTTP协议传输。

　　　HTTP响应报文主要由状态行、响应头部、空行以及响应数据组成。

　　1) 状态行：由3部分组成，分别为：协议版本，状态码，状态码描述。

　　　其中协议版本与请求报文一致，状态码描述是对状态码的简单描述，所以这里就只介绍状态码。　一些常见的状态码如下：

　　　2）响应头部

　　　　与请求头部类似，为响应报文添加了一些附加信息。

　　　3）响应数据

　　　　用于存放需要返回给客户端的数据信息。

　　上面的 HTTP 响应中，响应头中的 Content-Length 同样用于表示消息体的字节数。Content-Type 表示消息体的类型，通常浏览网页其类型是HTML，当然还会有其他类型，比如图片、视频等。

5、浏览器解析

　　浏览器拿到index.html文件后，就开始解析其中的html代码，遇到js/css/image等静态资源时，就向服务器端去请求下载（会使用多线程下载，每个浏览器的线程数不一样），这个时候就用上keep-alive特性了，建立一次HTTP连接，可以请求多个资源，下载资源的顺序就是按照代码里的顺序，但是由于每个资源大小不一样，而浏览器又多线程请求请求资源，所以显示的顺序并不一定是代码里面的顺序。

　　浏览器在请求静态资源时（在未过期的情况下），向服务器端发起一个http请求（询问自从上一次修改时间到现在有没有对资源进行修改），如果服务器端返回304状态码（告诉浏览器服务器端没有修改），那么浏览器会直接读取本地的该资源的缓存文件。

6、浏览器进行页面渲染

　　最后，浏览器利用自己内部的工作机制，把请求的静态资源和html代码进行渲染，渲染之后呈现给用户，浏览器是一个边解析边渲染的过程。

7、服务器关闭TCP连接

　　一般情况下，一旦Web服务器向浏览器发送了请求数据，它就要关闭TCP连接。而关闭TCP连接就需要进行四次挥手了。

　　中断连接端可以是客户端，也可以是服务器端。

　　四次挥手：

客户端主动调用close时，向服务端发送结束报文段FIN报，同时进入FIN_WAIT1状态；
服务器会收到结束报文段FIN报，服务器返回确认报文段ACK并进入CLOSE_WAIT状态，此时如果服务端有数据要发送的话，客户端依然需要接收。客户端收到服务器对结束报文段的确认，就会进入到FIN_WAIT2状态，开始等待服务器的结束报文段；
服务器端数据发送完毕后，当服务器真正调用close关闭连接时，会向客户端发送结束报文段FIN包，此时服务器进入LAST_ACK状态，等待最后一个ACK的到来；
客户端收到服务器发来的结束报文段, 进入TIME_WAIT, 并发出送确认报文段ACK；服务器收到了对结束报文段确认的ACK，进入CLOSED状态，断开连接。而客户端要等待2MSL的时间，才会进入到CLOSED状态。

　　　　注：SYN：同步位，SYN=1，表示要进行一个连接请求；

　　　　　　FIN：表示关闭连接；

　　　　　　ACK：表示响应，确认位，ACK=1，确认有效，ACK=0，确认无效；

　　　　　　seq：序号，机器随机生成；

　　　　　　ack：确认号，对方发送序号+1（ack=seq+1）；

　　　　　　PSH：表示有 DATA数据传输；

　　　　　　RST表示连接重置。

　　其中，ACK是可能与SYN，FIN等同时使用的，比如SYN和ACK可能同时为1，它表示的就是建立连接之后的响应；如果只　　　　　　　　是单个的一个SYN，它表示的只是建立连接。但SYN与FIN是不会同时为1的，因为前者表示的是建立连接，而后者表示的是断开连接。RST一般是在FIN之后才会出现为1的情况，表示的是连接重置。

　1. 为什么握手是三次，而挥手时需要四次呢？

　　答：其实在TCP握手的时候，接收端将SYN包和ACK确认包合并到一个包中发送的，所以减少了一次包的发送。对于四次挥手，由于TCP是全双工通信，主动关闭方发送FIN请求不代表完全断开连接，只能表示主动关闭方不再发送数据了。

　　而接收方可能还要发送数据，就不能立即关闭服务器端到客户端的数据通道，所以就不能将服务端的FIN包和对客户端的ACK包合并发送，只能先确认ACK，等服务器无需发送数据时在发送FIN包，所以四次挥手时需要四次数据包的交互。

　2. TIME_WAIT状态有什么作用，为什么主动关闭方没有直接进入CLOSED状态释放资源？

　　答：如果主动关闭方进入CLOSED状态后，被动关闭方发送FIN包后没有得到ACK确认，超时后就会重传一个FIN包。如果客户端没有TIME_WAIT状态而直接进入CLOSED状态释放资源，下次启动新的客户端就可能使用了与之前客户端相同的地址信息，有两个危害：

第一种是这个刚启动的新的客户端绑定地址成功时，就会收到了一个重传的FIN包，对新连接就会造成影响。
第二种是如果该新客户端向相同的服务端发送SYN连接请求，但是此时服务端处于LAST_ACK状态，要求收到的是ACK而不是SYN，因此就会发送RST重新建立请求。

　3. 为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL才能进入CLOASE状态?

　　答：MSL指的是报文在网络中最大生存时间。在客户端发送对服务端的FIN确认包ACK后，这个ACK包有可能到达不了，服务器端如果接收不到ACK包就会重新发送FIN包。

　　所以客户端发送ACK后需要留出2MSL时间（ACK到达服务器器+服务器发送FIN重传包，一来一回）等待确认服务器端确实收到了ACK包。也就是说客户端如果等待2MSL时间也没收到服务器端重传的FIN包，则就可以确认服务器已经收到客户端发送的ACK包，则结束TCP连接。

　　然而如果浏览器或者服务器在其头信息加入了这行代码：

　　Connection:keep-alive

　　TCP连接在发送后将仍然保持打开状态，于是，浏览器可以继续通过相同的连接发送请求。保持连接节省了为每个请求建立新连接所需的时间，还节约了网络带宽

　4. 一台主机上出现大量的TIME_WAIT是什么原因？应该如何处理？

　　　答：TIME_WAIT是主动关闭方出现的，一台主机出现大量的TIME_WAIT证明这台主机上发起大量的主动关闭连接。常见于一些爬虫服务器。这时候我们应该调整TIME_WAIT的等待时间，或者开启套接字地址重用选项。

　5. 一台主机上出现大量的CLOSE_WAIT是什么原因？应该如何处理？

　　　答：CLOSE_WAIT是被动关闭方收到FIN请求进行回复之后的状态，等待上层程序进一步处理，若出现大量CLOSE_WAIT，有可能是被动关闭方主机程序中忘了最后一步断开连接后调用close释放资源。这是一个 BUG，只需要加上对应的 close 即可解决问题。

　6. TCP连接管理中的保活机制

　　　答：TCP通信中，若两端长时间没有数据往来，则这时候每隔一段时间，服务端会向客户端发送一个保活探测数据报，要求客户端进行回复。若连续多次没有收到响应，就认为连接已经断开。长时间默认为7200s，每隔一段时间默认为75s，连续多次无响应默认为9次。这些数据都可以在套接字中修改，接口：Setsockopt。