HTTPⅣ:其他

一、Nginx

进程池:Nginx 是个“轻量级”的 Web 服务器,它的 CPU、内存占用都非常少,同样的资源配置下就能够为更多的用户提供服务

使用了“进程池 + 单线程”的工作模式==》

Nginx 在启动的时候会预先创建好固定数量的 worker 进程,在之后的运行过程中不会再 fork 出新进程,这就是进程池,而且可以自动把进程“绑定”到独立的 CPU 上,这样就完全消除了进程创建和切换的成本,能够充分利用多核 CPU 的计算能力。

在进程池之上,还有一个“master”进程,专门用来管理进程池。它的作用有点像是 supervisor,用来监控进程,自动恢复发生异常的 worker,保持进程池的稳定和服务能力。

I/O多路复用:Web 服务器从根本上来说是“I/O 密集型”而不是“CPU 密集型”,处理能力的关键在于网络收发而不是 CPU 计算。它把多个 HTTP 请求处理打散成碎片,都“复用”到一个单线程里,不按照先来后到的顺序处理,而是只当连接上真正可读、可写的时候才处理,如果可能发生阻塞就立刻切换出去,处理其他的请求。

epoll 还有一个特点,大量的连接管理工作都是在操作系统内核里做的,这就减轻了应用程序的负担,所以 Nginx 可以为每个连接只分配很小的内存维护状态

多阶段处理:Nginx 在内部也采用的是“化整为零”的思路,把整个 Web 服务器分解成了多个“功能模块”,从而实现了高度的灵活性和扩展性。Nginx 的 HTTP 处理有四大类模块:

handler 模块:直接处理 HTTP 请求;

filter 模块:不直接处理请求,而是加工过滤响应报文;

upstream 模块:实现反向代理功能,转发请求到其他服务器;

balance 模块:实现反向代理时的负载均衡算法。

 

二、OpenResty

Nginx 的服务管理思路延续了当时的流行做法,使用磁盘上的静态配置文件,所以每次修改后必须重启才能生效。

基于 Nginx,它利用了 Nginx 模块化、可扩展的特性,开发了一系列的增强模块,并把它们打包整合,形成了一个“一站式”的 Web 开发平台。

 

三、WAF

“DDoS”攻击(distributed denial-of-service attack),有时候也叫“洪水攻击”。黑客会控制许多“僵尸”计算机,向目标服务器发起大量无效请求。因为服务器无法区分正常用户和黑客,只能“照单全收”,这样就挤占了正常用户所应有的资源。如果黑客的攻击强度很大,就会像“洪水”一样对网站的服务能力造成冲击,耗尽带宽、CPU 和内存,导致网站完全无法提供正常服务。

“SQL 注入”(SQL injection)应该算是最著名的一种“代码注入”攻击了,它利用了服务器字符串拼接形成 SQL 语句的漏洞,构造出非正常的 SQL 语句,获取数据库内部的敏感信息。

“HTTP 头注入”攻击的方式也是类似的原理,它在“Host”“User-Agent”“X-Forwarded-For”等字段里加入了恶意数据或代码,服务端程序如果解析不当,就会执行预设的恶意代码。

利用 Cookie 的攻击手段,“跨站脚本”(XSS)攻击,它属于“JS 代码注入”,利用 JavaScript 脚本获取未设防的 Cookie。

 

网络应用防火墙

传统“防火墙”工作在三层或者四层,隔离了外网和内网,使用预设的规则,只允许某些特定 IP 地址和端口号的数据包通过,拒绝不符合条件的数据流入或流出内网,实质上是一种网络数据过滤设备。

 

WAF 也是一种“防火墙”,但它工作在七层,看到的不仅是 IP 地址和端口号,还能看到整个 HTTP 报文,所以就能够对报文内容做更深入细致的审核,使用更复杂的条件、规则来过滤数据。WAF 就是一种“HTTP 入侵检测和防御系统”。

通常一款产品能够称为 WAF,要具备下面的一些功能:

IP 黑名单和白名单,拒绝黑名单上地址的访问,或者只允许白名单上的用户访问;

URI 黑名单和白名单,与 IP 黑白名单类似,允许或禁止对某些 URI 的访问;

防护 DDoS 攻击,对特定的 IP 地址限连限速;

过滤请求报文,防御“代码注入”攻击;

过滤响应报文,防御敏感信息外泄;

审计日志,记录所有检测到的入侵操作。

 

四、CDN

在外部加速 HTTP 协议的服务, CDN(Content Delivery Network 或 Content Distribution Network),“内容分发网络”。

 

CDN

内容==》“内容”就是 HTTP 协议里的“资源”,比如超文本、图片、视频、应用程序安装包等等。==》只有静态资源才能够被缓存加速、就近访问,而动态资源只能由源站实时生成,即使缓存了也没有意义。不过,如果动态资源指定了“Cache-Control”,允许缓存短暂的时间,那它在这段时间里也就变成了“静态资源”,可以被 CDN 缓存加速。

分发==》“缓存代理”技术。使用“推”或者“拉”的手段,把源站的内容逐级缓存到网络的每一个节点上。用户在上网的时候就不直接访问源站,而是访问离他“最近的”一个 CDN 节点,术语叫“边缘节点”(edge node),其实就是缓存了源站内容的代理服务器,这样一来就省去了“长途跋涉”的时间成本,实现了“网络加速”。

网络==》CDN 的最核心原则是“就近访问”==》在全国、乃至全球的各个大枢纽城市都建立了机房,部署了大量拥有高存储高带宽的节点,构建了一个专用网络。这个网络是跨运营商、跨地域的,虽然内部也划分成多个小网络,但它们之间用高速专有线路连接,是真正的“信息高速公路”,基本上可以认为不存在网络拥堵。

 

CDN的负载均衡

全局负载均衡和缓存系统,对应的是 DNS和缓存代理技术。

全局负载均衡(Global Sever Load Balance)一般简称为 GSLB,它是 CDN 的“大脑”,主要的职责是当用户接入网络的时候在 CDN 专网中挑选出一个“最佳”节点提供服务,解决的是用户如何找到“最近的”边缘节点,对整个 CDN 网络进行“负载均衡”。

GSLB 最常见的实现方式是“DNS 负载均衡”

权威 DNS 返回的不是 IP 地址,而是一个 CNAME( Canonical Name ) 别名记录,指向的就是 CDN 的 GSLB。

因为没拿到 IP 地址,于是本地 DNS 就会向 GSLB 再发起请求,这样就进入了 CDN 的全局负载均衡系统,开始“智能调度”,主要的依据有这么几个:看用户的 IP 地址,查表得知地理位置,找相对最近的边缘节点;看用户所在的运营商网络,找相同网络的边缘节点;检查边缘节点的负载情况,找负载较轻的节点;其他,比如节点的“健康状况”、服务能力、带宽、响应时间等。

 

CDN的缓存代理

“命中”就是指用户访问的资源恰好在缓存系统里,可以直接返回给用户;“回源”则正相反,缓存里没有,必须用代理的方式回源站取。

“命中率”和“回源率”。命中率就是命中次数与所有访问次数之比,回源率是回源次数与所有访问次数之比。显然,好的 CDN 应该是命中率越高越好,回源率越低越好。

 

五、WebSocket

“WebSocket”就是运行在“Web”,也就是 HTTP 上的 Socket 通信规范,提供与“TCP Socket”类似的功能,使用它就可以像“TCP Socket”一样调用下层协议栈,任意地收发数据。“WebSocket”是一种基于 TCP 的轻量级网络通信协议,在地位上是与 HTTP“平级”的。

WebSocket 与 HTTP/2 一样,都是为了解决 HTTP 某方面的缺陷而诞生的。HTTP/2 针对的是“队头阻塞”,而 WebSocket 针对的是“请求 - 应答”通信模式。

“请求 - 应答”是一种“半双工”的通信模式,虽然可以双向收发数据,但同一时刻只能一个方向上有动作,传输效率低。更关键的一点,它是一种“被动”通信模式,服务器只能“被动”响应客户端的请求,无法主动向客户端发送数据。这就导致 HTTP 难以应用在动态页面、即时消息、网络游戏等要求“实时通信”的领域。

 

WebSocket的特点

WebSocket 是一个真正“全双工”的通信协议,与 TCP 一样,客户端和服务器都可以随时向对方发送数据

WebSocket 采用了二进制帧结构

WebSocket 和 HTTP/2 的关注点不同,WebSocket 更侧重于“实时通信”,而 HTTP/2 更侧重于提高传输效率,所以两者的帧结构也有很大的区别

 

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