Web系統(tǒng)服務(wù)器集群部署策略研究

傅榮鑫，李長(zhǎng)云，李俊峰

摘要：隨著Web應(yīng)用的不斷深化，越來(lái)越多的初學(xué)者加入了Web開(kāi)發(fā)的隊(duì)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(lái)的系統(tǒng)問(wèn)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(kāi)發(fā)者提供有價(jià)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(duì)列服務(wù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）20-0011-03

1 背景

在信息時(shí)代，“Web（World Wide Web，WWW）”，中文稱(chēng)為“萬(wàn)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(kāi)發(fā)，如組件技術(shù)與開(kāi)發(fā)建模技術(shù)的引入都提高了軟件開(kāi)發(fā)效率。然而，對(duì)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(kāi)發(fā)技術(shù)的要點(diǎn)，對(duì)于提高程序員“Web”開(kāi)發(fā)水平具有現(xiàn)實(shí)意義。

2 “Web”應(yīng)用的工作原理

“Web”系統(tǒng)的組成包括：客戶機(jī)、服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議?！癢eb”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(guò)程包括：“輸入U(xiǎn)RL”->“瀏覽器（客戶機(jī)）向服務(wù)器發(fā)起了一個(gè)“請(qǐng)求”，這是“TCP”的第一次握手->之后，當(dāng)服務(wù)器接收到客戶機(jī)發(fā)來(lái)的“請(qǐng)求”后，會(huì)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(hào)的方式給服務(wù)器一個(gè)應(yīng)答，這時(shí)“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(yè)下載到瀏覽器，這時(shí)頁(yè)面才能展現(xiàn)在我們面前。這四個(gè)步驟的工作過(guò)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(gè)位置被稱(chēng)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(lái)輸入統(tǒng)一資源定位符的。這個(gè)定位符由幾個(gè)重要的部分組成：傳輸協(xié)議、主機(jī)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(jī)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(duì)照表。在上網(wǎng)的客戶機(jī)上，存在一個(gè)“hosts”文件，用于緩存網(wǎng)址映射關(guān)系;如果用戶訪問(wèn)的服務(wù)器域名與“IP”地址映射表不在“hosts”文件里，客戶機(jī)首先會(huì)找“TCP/IP”配置表中設(shè)置的首選“DNS”服務(wù)器（被稱(chēng)為本地“DNS”服務(wù)器，該服務(wù)器也緩存了曾經(jīng)解析過(guò)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(guò)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(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，這時(shí)，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(huì)將瀏覽器的域名解析請(qǐng)求發(fā)送到“根”域名服務(wù)器中，在互聯(lián)網(wǎng)中，只有一臺(tái)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(tái)都在美國(guó)本土，一臺(tái)在歐洲的瑞典，一臺(tái)在亞洲的日本。當(dāng)“根域名”解析服務(wù)器收到來(lái)自某個(gè)本地域名服務(wù)器的域名解析請(qǐng)求之后，它就會(huì)從這個(gè)請(qǐng)求里面攜帶的域名結(jié)構(gòu)（也就是頂級(jí)域的種類(lèi)）來(lái)判斷交給哪一級(jí)的頂級(jí)域名服務(wù)器來(lái)解析這個(gè)域名，并為之授權(quán)，當(dāng)確定了由哪一個(gè)頂級(jí)域名服務(wù)器來(lái)進(jìn)行解析之后，就會(huì)給本地域名解析服務(wù)器返回這個(gè)頂級(jí)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(gè)“根”域名服務(wù)器所指向的頂級(jí)域名服務(wù)器的“IP”地址后，就會(huì)利用該“IP”地址向這個(gè)頂級(jí)域名服務(wù)器發(fā)出域名解析的請(qǐng)求，還有一種情況就是，這個(gè)頂級(jí)域名服務(wù)器也無(wú)法解析這個(gè)目的域名，它就會(huì)將該解析任務(wù)傳給其下一級(jí)的域名解析服務(wù)器，重復(fù)以上過(guò)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(jī)和服務(wù)器之間建立起“TCP”鏈接，每一次“TCP”連接都需要三個(gè)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(chēng)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(jī)向服務(wù)器發(fā)起請(qǐng)求連接時(shí)，客戶端會(huì)發(fā)送同步序列號(hào)“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(rèn)，這時(shí)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(jī)發(fā)送的“SYN”后，服務(wù)器要做的是確認(rèn)客戶端發(fā)送過(guò)來(lái)的“SYN”，在這里服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)包“ACK”，這里的“ACK”為m+1，意思是說(shuō)“我收到了你發(fā)送的SYN了”，同時(shí)，服務(wù)器也會(huì)向客戶端發(fā)送一個(gè)“SYN”包，這里我們?cè)O(shè)“SYN”為n。這時(shí)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(gè)包;在第三次握手的時(shí)候，每當(dāng)“客戶機(jī)”進(jìn)程收到了來(lái)自“服務(wù)器”進(jìn)程的序列號(hào)“SYN”和確認(rèn)包“ACK”之后，它也要向“服務(wù)器”進(jìn)程發(fā)會(huì)一個(gè)確認(rèn)包“ACK”，表明“我也收到你發(fā)送的“SYN”了，我這就給你發(fā)個(gè)確認(rèn)過(guò)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(duì)接上之后，“客戶機(jī)”進(jìn)程和“服務(wù)器”進(jìn)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(gè)包“SYN”和“ACK”，只不過(guò)服務(wù)器端的兩個(gè)包是一次性發(fā)過(guò)來(lái)的，客戶端的兩個(gè)包是分兩次發(fā)送的。