作(zuò)者：程序君來源：Web編程開發
我們知道，不同膚色的人外貌差别很(hěn)大，而雙胞胎的辨識很(hěn)難。有意思的是Web服務(wù)器/Web容器/Web應用(yòng)程序服務(wù)器/反向代理(lǐ)有點像四胞胎，在網絡上經常一起出現。本文(wén)将帶讀者對這四個相似概念如何區(qū)分(fēn)。
一文(wén)看懂web服務(wù)器、應用(yòng)服務(wù)器、web容器、反向代理(lǐ)服務(wù)器區(qū)别與聯系
Web服務(wù)器概念與基本原理(lǐ)
Web服務(wù)器的曆史
Web服務(wù)器工作(zuò)原理(lǐ)
Web應用(yòng)程序容器概念與基本原理(lǐ)
Web應用(yòng)程序容器的由來
Web應用(yòng)程序容器的基本工作(zuò)原理(lǐ)
Web應用(yòng)程序服務(wù)器概念及基本原理(lǐ)
反向代理(lǐ)概念與基本原理(lǐ)
反向代理(lǐ)基本概念
反向代理(lǐ)基本工作(zuò)原理(lǐ)
總結
Web服務(wù)器概念與基本原理(lǐ)
Web服務(wù)器的曆史
1989年，互聯網之父Berners-Lee向其雇主CERN提出了一個新(xīn)項目，目的是通過使用(yòng)超文(wén)本系統來緩解科(kē)學(xué)家之間的信息交流。該項目導緻Berners-Lee在1990年編寫了兩個方案：
一個名為(wèi)WorldWideWeb的浏覽器。
世界上第一個網絡服務(wù)器，後來被稱為(wèi)CERN httpd，它運行在NeXTSTEP上
在1991年至1994年期間，用(yòng)于通過萬維網沖浪和交換數據的早期技(jì )術的簡單性和有效性有助于将其移植到許多(duō)不同的操作(zuò)系統，并将其用(yòng)于科(kē)學(xué)組織和大學(xué)，然後傳播到行業。
1994年，Berners-Lee決定組建萬維網聯盟(W3C)，通過标準化過程來管理(lǐ)涉及的許多(duō)技(jì )術(HTTP，HTML等)的進一步發展。
就是這台服務(wù)器：
Web服務(wù)器的主要功能(néng)是存儲，處理(lǐ)和傳遞網頁給客戶。客戶端和服務(wù)器之間的通信使用(yòng)超文(wén)本傳輸協議(HTTP)進行。交付的頁面最常見的是HTML文(wén)檔，除了文(wén)本内容之外，還可(kě)能(néng)包含圖像，樣式表和腳本。
一個用(yòng)戶代理(lǐ)，通常是web浏覽器或web爬蟲，通過發起一個HTTP請求以獲取服務(wù)器資源，服務(wù)器根據請求返回該資源或由于某種原因響應錯誤消息。該資源通常是服務(wù)器輔助存儲上的真實文(wén)件，但這不一定是這種情況，取決于Web服務(wù)器的實現方式。
雖然主要功能(néng)是提供内容，但HTTP的完整實現還包括從客戶端接收内容的方式。此功能(néng)用(yòng)于提交Web表單，包括上傳文(wén)件。許多(duō)通用(yòng)Web服務(wù)器還支持使用(yòng)Active Server Pages(ASP)，PHP或其他(tā)腳本語言的服務(wù)器端腳本。這意味着Web服務(wù)器的行為(wèi)可(kě)以在單獨的文(wén)件中腳本化，而實際的服務(wù)器軟件保持不變。通常，此函數用(yòng)于動态生成HTML文(wén)檔(“即時”)，而不是返回靜态文(wén)檔。前者主要用(yòng)于從數據庫檢索或修改信息。後者通常快得多(duō)，并且更容易被緩存，但不能(néng)提供動态内容。
Web服務(wù)器不僅用(yòng)于為(wèi)萬維網服務(wù)。它們也可(kě)以被嵌入到諸如打印機，路由器，網絡攝像機等設備中，并且僅服務(wù)于本地網絡。然後，web服務(wù)器可(kě)以用(yòng)作(zuò)用(yòng)于監視或管理(lǐ)所讨論的設備的系統的一部分(fēn)。這通常意味着客戶端計算機上不需要安(ān)裝(zhuāng)其他(tā)軟件，因為(wèi)隻需要一個網絡浏覽器(現在大多(duō)數操作(zuò)系統都包含在内)。
Web服務(wù)器工作(zuò)原理(lǐ)
HTTP協議基于TCP協議上，是一個應用(yòng)層協議，用(yòng)于用(yòng)戶代理(lǐ)和Web服務(wù)器進行通信。Web服務(wù)器通常采用(yòng)一問一答(dá)的方式進行工作(zuò)：
1、在用(yòng)戶代理(lǐ)上用(yòng)戶發起資源請求，請求内容包括但不限于：指定資源的唯一标識IRI,指明動作(zuò)類型(GET/POST/DELETE/PUT...)
2、用(yòng)戶代理(lǐ)解析用(yòng)戶輸入IRI并從中獲取目标域名，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協商(确定雙方均可(kě)接受的處理(lǐ)方式，包括協議版本，是否加密，内容格式等等)。
4、用(yòng)戶代理(lǐ)把請求内容封裝(zhuāng)成HTTP數據包向服務(wù)器發送。
5、服務(wù)器接收到資源請求并以之前協商好的方式解包并處理(lǐ)。
6、服務(wù)器請求的資源封裝(zhuāng)成HTTP數據包并返回給用(yòng)戶代理(lǐ)。
接下來重點說說服務(wù)器端的工作(zuò)原理(lǐ)
TCP監聽模塊
服務(wù)器監聽某個端口(一般默認是8080端口，用(yòng)戶可(kě)以設置其他(tā)端口)，以建立和用(yòng)戶代理(lǐ)之間的連接。一旦建立連接，用(yòng)戶代理(lǐ)的後續HTTP請求将不用(yòng)再進入監聽模塊。
預處理(lǐ)
此處主要做三件事：1. 從TCP報文(wén)中獲取HTTP請求報文(wén)。2. 根據和用(yòng)戶代理(lǐ)的協商進行解密，解壓，安(ān)全處理(lǐ)等等。3. 根據服務(wù)器自身的配置進行安(ān)全處理(lǐ)，建立會話狀态等等。
UR路由
解析URL字符串和動作(zuò)以确定用(yòng)戶代理(lǐ)請求的資源，根據匹配規則(通常根據正則表達式+後綴)路由到靜态資源處理(lǐ)模塊或動态資源處理(lǐ)模塊。
靜态資源處理(lǐ)模塊
負責找到靜态資源，比如HTML/Javascript/CSS文(wén)件/圖片/圖像，确定内容是字符流或者字節流，并确定對應MIME,比如HTML生成MIME為(wèi)text/html的字符流，mpeg視頻文(wén)件生成MIME為(wèi)video/mpeg的字節流。
動态資源處理(lǐ)模塊
運行業務(wù)邏輯處理(lǐ)，動态決定返回的資源内容和類型，内容和類型的處理(lǐ)原則同上。
後處理(lǐ)
根據和用(yòng)戶協商的協議進行加密，壓縮，安(ān)全處理(lǐ)等等。
資源輸出模塊
把處理(lǐ)好的内容和類型封裝(zhuāng)成HTTP報文(wén)，往TCP連接另一頭的用(yòng)戶代理(lǐ)發送TCP報文(wén)(内容是HTTP報文(wén))。
主流Web服務(wù)器
包括Apache、IIS 、Nginx，市場占有率如下
還有比較多(duō)使用(yòng)Tomcat，Jetty，WebSphere，WebLogic，Kerstrel等等。
Web應用(yòng)程序容器概念與基本原理(lǐ)
Web應用(yòng)程序容器的由來
Web服務(wù)器的出現的标志(zhì)着WWW時代的帶來，世界變得更加平面化。當初嘗到甜頭的開創者們開始不滿足與在互聯網上獲取靜态資源，于是出現了CGI腳本來動态獲取資源。再後來網絡發展方向也是朝着增強Web服務(wù)器動态獲取資源的能(néng)力前進。以下是代表性的動态技(jì )術：
随後Web服務(wù)器朝着企業級應用(yòng)方向發展，快速的業務(wù)變化，迫使Web開發人員面對新(xīn)的挑戰：如何快速寫出魯棒，可(kě)靠，符合業務(wù)需求的程序并順利部署?解決這個挑戰的一個有效的辦法是，創造一個Web程序開發框架(含運行環境，比如解釋執行JSP,Web API)，這個框架解決魯棒性，可(kě)靠性問題，提供快速開發接口。換言之，開發人員隻需要專注于實現業務(wù)本身，如有更高的需求還可(kě)以對框架進行定制和擴展。這個框架的另外一個名字是Web應用(yòng)程序容器。
Web應用(yòng)程序容器的基本工作(zuò)原理(lǐ)
一般情況下Web應用(yòng)程序容器是以下構成體(tǐ)系：
注：淺藍色的模塊是實現業務(wù)程序的主要使用(yòng)模塊。
相對于Web服務(wù)器，該容器新(xīn)增或強化了以下模塊：
分(fēn)配線(xiàn)程池資源
容器為(wèi)每個請求分(fēn)配一個線(xiàn)程進行處理(lǐ)，通常采取線(xiàn)程池的方式高效理(lǐ)由CPU算資源。
封裝(zhuāng)Request上下文(wén)
一個請求對應一個Request上下文(wén)，它主要封裝(zhuāng)了用(yòng)戶請求的主要構成：URL,HTTP請求頭，以及基于請求頭構建的Session,Cookie等對象，方便編程使用(yòng)。
封裝(zhuāng)Response上下文(wén)
一個請求對應一個Response上下文(wén)，主要用(yòng)于向用(yòng)戶代理(lǐ)返回資源。可(kě)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
在容器裏，運行開發人員設置不同的路由匹配規則，比如讓.HTM返回.HTML,也可(kě)以自定義.xyz返回.HTML資源。更加靈活的配置可(kě)以參考JAVA MVC或者ASP.NET MVC的配置方案。
動态資源處理(lǐ)模塊
通常在這裏具體(tǐ)的容器和開發語言都有自己的高效開發模型，比如JAVA的Servlet,ASP.NET的Web Form,MVC。
回收資源
這裏會回收剛才的線(xiàn)程資源，為(wèi)了線(xiàn)程複用(yòng)，除非服務(wù)器空閑一般會将線(xiàn)程返回線(xiàn)程池。
可(kě)以看出,Web容器本身具備了做為(wèi)一個Web服務(wù)器的功能(néng),事實上通常實現Web容器功能(néng)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(duō)使用(yòng)WebSphere，WebLogic等等。
Web應用(yòng)程序服務(wù)器概念及基本原理(lǐ)
在Web服務(wù)器發展的同一個時期,應用(yòng)服務(wù)器已經存在并發展很(hěn)長(cháng)一段時間了。一些公司為(wèi)Unix開發了Tuxedo(面向事務(wù)的中間件)、TopEnd、Encina等産品，這些産品都是從類似IMS和CICS的主機應用(yòng)管理(lǐ)和監控環境衍生而來的。大部分(fēn)的這些産品都指定了“封閉的”産品專用(yòng)通信協議來互連胖客戶機(“fat” client)和服務(wù)器。在90年代，這些傳統的應用(yòng)服務(wù)器産品開始嵌入HTTP通信功能(néng)，剛開始要利用(yòng)網關來實現。不久後它們之間的界線(xiàn)開始變得模糊了。
同時，web服務(wù)器越來越成熟，可(kě)以處理(lǐ)更高的負載、更多(duō)的并發和擁有更好的特性;應用(yòng)服務(wù)器開始添加越來越多(duō)的基于HTTP的通信功能(néng)。所有的這些導緻了web服務(wù)器與應用(yòng)服務(wù)器的界線(xiàn)變得更窄了。
目前，“應用(yòng)服務(wù)器”和“web服務(wù)器”之間的界線(xiàn)已經變得模糊不清了。但是人們還把這兩個術語區(qū)分(fēn)開來，作(zuò)為(wèi)強調使用(yòng)。
當有人說到“web服務(wù)器”時，你通常要把它認為(wèi)是以HTTP為(wèi)核心、web UI為(wèi)向導的應用(yòng)。當有人說到“應用(yòng)服務(wù)器”時，你可(kě)能(néng)想到“高負載、企業級特性、事務(wù)和隊列、多(duō)通道通信(HTTP和更多(duō)的協議)”。但現在提供這些需求的基本上都是同一個産品。
下圖描述一個典型的Web應用(yòng)服務(wù)器的結構圖:
從上圖中可(kě)以看到Web應用(yòng)服務(wù)器包括了Web容器,同時内置了支撐企業應用(yòng)的事務(wù),安(ān)全,集成,通信,高可(kě)用(yòng)等等功能(néng),極大了減少了重複開發量,保障了業務(wù)系統快速開發和部署,而它本身也是一個Web服務(wù)器。Web應用(yòng)服務(wù)器可(kě)以選擇使用(yòng)大廠的WebLogic和WebSphere這種重量級産品外，也可(kě)以使用(yòng)類似與Tomcat、jetty這樣的web containner 再加上第三方的框架(spring,hibernate等)來構建自己的Application Server;.NET Core平台下可(kě)以選擇IIS, Apache,Nginx 與ASP.NET Core構建。
反向代理(lǐ)概念與基本原理(lǐ)
反向代理(lǐ)基本概念
反向代理(lǐ)是代理(lǐ)服務(wù)器的一種。它根據客戶端的請求，從後端的服務(wù)器(如Web服務(wù)器)上獲取資源，然後再将這些資源返回給客戶端。與前向代理(lǐ)不同，前向代理(lǐ)作(zuò)為(wèi)一個媒介将互聯網上獲取的資源返回給相關聯的客戶端，而反向代理(lǐ)是在服務(wù)器端(如Web服務(wù)器)作(zuò)為(wèi)代理(lǐ)使用(yòng)，而不是客戶端。客戶端通過前向代理(lǐ)可(kě)以訪問很(hěn)多(duō)不同的資源，而反向代理(lǐ)是很(hěn)多(duō)客戶端都通過它訪問不同後端服務(wù)器上的資源，而不需要知道這些後端服務(wù)器的存在，而以為(wèi)所有資源都來自于這個反向代理(lǐ)服務(wù)器。
互聯網中的請求發送給反向代理(lǐ)，反向代理(lǐ)把請求轉發到内網中的服務(wù)器。
反向代理(lǐ)基本工作(zuò)原理(lǐ)
一個反向代理(lǐ)服務(wù)器的構成和處理(lǐ)過程如下圖：
左邊淡黃色功能(néng)模塊對外網報文(wén)進行處理(lǐ)，右邊灰色功能(néng)模塊針對内網報文(wén)進行處理(lǐ)
TCP監聽模塊
監聽TCP請求，這裏的請求是指報文(wén)内容是某應用(yòng)層協議(比如HTTP,FTP,EMAIL等應用(yòng)層協議)的請求。至于這裏是否會單獨産生一個線(xiàn)程來開始處理(lǐ)，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後異步處理(lǐ)，這樣能(néng)極大提高代理(lǐ)的吞吐量和穩定性。
匹配被代理(lǐ)服務(wù)器
代理(lǐ)服務(wù)器根據一個表(存放外網url和内網服務(wù)器的對應關系，通常需人工進行設置)，如果匹配到則繼續處理(lǐ)，否則依據外網協議返回錯誤信息，比如HTTP協議這返回404。
應用(yòng)負載均衡策略
如果比較大型的互聯網應用(yòng)，為(wèi)了整體(tǐ)系統穩定性，解決單點問題，需要根據自定義策略合理(lǐ)的轉發報文(wén)給被代理(lǐ)服務(wù)器。簡單的策略是哈希分(fēn)發或者随機分(fēn)發，一般可(kě)以由用(yòng)戶進行配置和選擇。
預處理(lǐ)
這裏依據協商好的外網應用(yòng)協議進行解密，安(ān)全，會話，解壓等處理(lǐ)。
新(xīn)生成網絡報文(wén)
這裏依據協商好的内網應用(yòng)協議生成網絡報文(wén)，這裏可(kě)能(néng)會進行加密，安(ān)全，會話，壓縮等處理(lǐ)。
轉發給被代理(lǐ)服務(wù)器
把新(xīn)生成的網絡報文(wén)發送給内網服務(wù)器(可(kě)能(néng)是否Web服務(wù)器，Ftp服務(wù)器，郵件服務(wù)器)。
接受網絡報文(wén)
接受内網服務(wù)器反饋的網絡報文(wén)。
預處理(lǐ)
這裏依據協商好的外網應用(yòng)協議進行加密，安(ān)全，會話，壓縮等處理(lǐ)。
資源輸出模塊
這時生成滿足外網應用(yòng)協議要求的報文(wén)，并發送到外網連接的另一端(用(yòng)戶代理(lǐ))。
常用(yòng)的反向代理(lǐ)服務(wù)器
它們的名字您一定記得：Ngnix,IIS,Apache。
總結
從概念上講：Web服務(wù)器是提供WWW服務(wù)的程序;Web容器是提供給開發者的框架;Web應用(yòng)程序服務(wù)器内容豐富得多(duō)，既可(kě)用(yòng)各廠商通常遵循一定的工業标準并自定義擴展功能(néng)而成，也可(kě)以利用(yòng)開源組件輕量級拼裝(zhuāng)打造;反向代理(lǐ)服務(wù)器在企業級應用(yòng)中表現突出，具有解決集中式安(ān)全，負載均衡等等優點。如今這四個概念的邊界越來模糊，看看這個表就知道了：
軟件名詞
是否Web服務(wù)器
是否Web容器
是否Web應用(yòng)服務(wù)器
是否能(néng)反向代理(lǐ)
關于Kerstrel是否web容器，有兩種觀點：
1. 由于Kerstrel不提供編寫應用(yòng)的框架，所以它不是容器;asp.net core才是容器，因為(wèi)它提供了開發應用(yòng)的框架并提供web應用(yòng)(MVC,Web API)運行環境。
2. Kerstrel提供了運行環境。
非常歡迎大家提出自己的有力觀點，幫助我們清晰化這個asp.net core容器概念。
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