服务端性能优化

# 浏览器渲染过程

# Navigation Timing

w3c 制定的浏览器标准处理流程，将各个阶段拆分成一个个步骤：

1. prompt for funload 提示准备卸载上一个页面
   • 事件 : navigationStart 该流程真正开始的时间
2. redirect 本地跳转重定向，检查本地缓存（客户端）是否存在、是否过期
   • 事件 : redirectStart 重定向开始，开始查找本地资源
   • 事件 : redirectEnd 查找到数据库中对应的资源位置，此时还未获取到资源
3. unload 卸载上一个页面（与上一步同时进行，并发）
   • 事件 : unloadStart
   • 事件 : unloadEnd
4. APP cache 读取本地缓存（前提是步骤二中检查到有本地缓存，否则跳过，但是该步骤伴随的事件依旧存在）
   • 事件 : fetchStart 读取缓存的起始
   • 若获取到该缓存资源，则直接跳过一下 5、6、7、8 步，直接开始处理 HTML
5. DNS 解析
   • 事件 : domainLookupStart DNS 查询起始时间
   • 事件 : domainLookupEnd DNS 查询结束时间
6. TCP 从 TCP 层面上与远程服务器建立连接、握手过程
   • 事件 : connectStart TCP 建立请求时间，三次握手开始
   • 事件 : (srcureConnectionStart) HTTPS 安全协议连接、交换证书
   • 事件 : connectStart
7. Request
   • 事件 : requestStart 开始发送请求
   • 等待服务器处理
8. Response
   • 事件 : responseStart 客户端收到服务器发来的响应开始
   • 事件 : responseEnd 客户端收到服务器发来的响应结束
9. Processing 处理 HTML
   • 事件 : domLoading 收到响应文本之后，放入内存，开始解析
   • 处理成 DOM 树
   • 事件 : domInteractive 解析完成
   • 待解析完毕，将 DOM 对象载入可用内存中去
   • 事件 : domContentLoaded 开始计算 DOM 结构的位置和大小
   • 事件 : domComplete 计算完成
10. onLoad 展示
    • 事件 : loadEventStart
    • 事件 : loadEventEnd

• 本地缓存阶段 2, 3, 4
• 网络请求阶段 5, 6, 7, 8
• 渲染阶段 9, 10

可优化的点：

• 缓存阶段
• DNS
• TCP
• 请求 & 响应（传输数据的多少）

# DNS解析

Domain Name System，用于将 域名 转换成 IP

• 正向解析 域名 --> IP
• 反向解析 IP --> 域名

域名数量级达到上亿，因此需要分级解析

# 名词

• 顶级域名 google.com
• 二级域名 www.google.com
• 后缀 .com
• 资源记录 关联 域名 与 IP

# 解析过程

DNS 服务器：

• 内置所有 根服务器 的 IP
• 内部有缓存机制，几分钟更新一次

几个资源服务器：

• Root Server 根服务器
  • 维护后缀（.com）
  • 全球仅13台（大部分分布于欧美日，且都是集群分布）
• TLD Server TLD服务器
  • 维护顶级域名（google.com）
• Name Server 名称服务器
  • 维护剩余的域名（二级、三级、... ，如：www.google.com / images.google.com / map.a.qq.com）

过程：

1. PC 向 DNS 服务器查询，在本地系统中设置的 DNS 服务器（8.8.8.8 / 114.114.114.114）
2. DNS 服务器检查存在缓存并且未过期，则直接将缓存的 IP 返回给 PC
3. 若以上步骤不通，则需要启动远程 DNS 查询（甚至跨域半个地球）
4. 远程 DNS 查询
   • 与 Root Server 通信，查询后缀，返回下一个要查询的TLD服务器的 IP
   • 与 TLD Server 通信，查询顶级域名，返回下一个要查询的名称服务器的 IP
   • 与 Name Server 通信，解析整个域名，返回最终的 IP 给 DNF 服务器
5. DNF 服务器将 IP 缓存住，返回给 PC

# DNS 记录类型

• SOA: (StartOf Authority, 起始授权记录)，一个区域解析库有且只能有一个SOA记录，⽽而且必须放在第一条
• A记录: (主机记录)，用于名称解析的重要记录，将特定的主机名映射到对应主机的 IPv4 IP地址上
• CNAME记录: (别名记录)，用于返回另一个域名，即当前查询的域名是另一个域名的跳转，主要用于域名的内部跳转，为服务器配置提供灵活性
• NS记录: (域名服务器记录)，用于返回保存下一级域名信息的服务器地址。该记录只能设置为域名，不能设置为IP地址。
• MX: (邮件记录)，用于返回接收电子邮件的服务器地址
• IPv6主机记录: (AAAA记录)，与A记录对应，用于将特定的主机名映射到一个主机的 IPv6 地址

# TCP 三次握手与四次挥手

通过 TCP 协议传输的数据内容，是经过层层包装的从原始的 HTTP 包装请求报文开始，一层层的向下传输至物理层（电信号），每经过一层，数据就被多包装一次。数据到了接收方那边，又一层层的拆开包装，拿到里面的数据内容

# TCP 的协议头结构

被 TCP 协议包装过后，会给数据包装上这样的协议头：

其中：

• 左手边的数字为数据流偏移量（字节位置）
• Source Port
  • 源端口号、发送方端口号（本机的一个高于 1024 随机端口号）
  • 占两个字节（短整型）
• Destination Port
  • 目标端口号、接收方端口号（80 端口）
• Sequence Number
  • 顺序号，发送方发送数据需携带
  • 每发送一个数据包，顺序号 +1
  • 目的：大数据是要拆成多个小包发送的，数据的顺序就依靠顺序号，到接收方那边若发现某个数据包丢失需要重发，只需要求发送方重发该顺序号对应的数据包
• Acknowledgment Number
  • 应答编号，与顺序号对应，接收方收到数据响应回去需携带
• Offet
  • 整个协议头长度，即偏移量
  • 当拿到数据包的时候需要拆开层层包装的数据时，根据该字段拆分
• 后续为一系列用于校验与验证的数据属性

# 握手与挥手

为了创建一条稳定的链路，TCP 连接（建立链路）需要三次握手过程，断开连接（断开链路）需要四次挥手过程

名词：

• SYN : 请求指令
• ACK : 应答指令
• FIN : 结束指令

握手过程：

1. 客户端 ----发送请求指令，携带顺序号（Seq=x）---> 服务端
2. 客户端 <---发送应答指令，携带应答号（Ack=x+1），同时为减少通信次数，发送请求指令，携带顺序号（Seq=y）---- 服务端
3. 客户端 ----发送应答指令，携带应答号（Ack=y+1）---> 服务端

挥手过程：

1. 客户端 ----发送结束指令，携带顺序号（Seq=x+2）、应答号（Ack=y+1）---> 服务端
2. 客户端 <---服务端应答该结束指令，携带应答号（Ack=x+1）---- 服务端
3. 客户端 <---服务端做好断开准备，发送结束指令，携带顺序号（Seq=y+1）---- 服务端
4. 客户端 ----客户端应答该结束指令，携带应答号（Ack=y+2）---> 服务端

# 半连接

半连接状态：即握手或挥手过程中，客户端发送请求指令，服务端发送应答指令，之后客户端未响应应答指令。这时，服务端维持着网络连接状态。

造成的后果：

• 网络连接资源无法释放不掉
• 为连接申请的资源释放不掉，会造成 TCP 堆的崩溃

网络安全中存在一种 DOS 攻击（半连接攻击、拒绝服务攻击），目前应对的策略只能是堆硬件

# CDN 与 集群

CDN 的原理：

• 一台主服务器映射多台 镜像服务器，镜像服务器的资源需从主服务器同步
• 智能 DNS ，将域名映射到 多个 IP 地址，并将对应的解析规则，放入到客户端对应的 区域 DNS 服务器 中。比如当某客户端访问 www.baidu.com，则由该客户端的区域 DNS 服务器解析出对于客户端最快的镜像服务器 IP 地址