第五章：Web服务器

51各种形状和尺寸的Web服务器

Web服务器会对HTTP请求进行处理并提供响应。术语“Web服务器”可以用来表示Web服务器的软件，也可以用来表示提供Web页面的特定设备或计算机。

Web服务器有着不同的风格、形状和尺寸。有普通的10行Perl脚本的Web服务器、50MB的安全商用引擎以及极小的卡上服务器。但不管功能有何差异，所有的 Web服务器都能够接收请求资源的 HTTP请求，将内容回送给客户端（参见图1-5)。

511Web服务器的实现

Web服务器实现了HTTP和相关的TCP连接处理。负责管理Web服务器提供的资源,以及对Web服务器的配置、控制及扩展方面的管理。

Web服务器逻辑实现了HTTP 协议、管理着Web资源，并负责提供Web服务器的管理功能。Web服务器逻辑和操作系统共同负责管理TCP连接。底层操作系统负责管理底层计算机系统的硬件细节，并提供了TCP/IP网络支持、负责装载Web资源的文件系统以及控制当前计算活动的进程管理功能。

53实际的Web服务器会做些什么

例5-1显示的 Perl服务器是一个Web服务器的小例子。最先进的商用Web服务器要比它复杂得多，但它们确实执行了几项同样的任务，如图5-3所示。

(1)建立连接一—接受一个客户端连接，或者如果不希望与这个客户端建立连接，就

将其关闭。

(2)接收请求——从网络中读取一条HTTP请求报文。(3)处理请求——对请求报文进行解释，并采取行动。(4)访问资源-———访问报文中指定的资源。

(5)构建响应——创建带有正确首部的 HTTP响应报文。(6)发送响应——将响应回送给客户端。

(7)记录事务处理过程—-将与已完成事务有关的内容记录在一个日志文件中。

54第一步——接受客户端连接

如果客户端已经打开了一条到服务器的持久连接，可以使用那条连接来发送它的请求。否则，客户端需要打开一条新的到服务器的连接（回顾第4章，复习一下HTTP的连接管理技术)。

541处理新连接

客户端请求一条到Web服务器的TCP连接时，Web服务器会建立连接，判断连接的另一端是哪个客户端，从TCP连接中将IP地址解析出来。'一旦新连接建立起来

并被接受，服务器就会将新连接添加到其现存Web服务器连接列表中，做好监视连接上数据传输的准备。

Web服务器可以随意拒绝或立即关闭任意一条连接。有些Web服务器会因为客户端IP地址或主机名是未认证的，或者因为它是已知的恶意客户端而关闭连接。Web服务器也可以使用其他识别技术。

542客户端主机名识别

可以用“反向 DNS”对大部分Web服务器进行配置，以便将客户端IP地址转换成客户端主机名。Web服务器可以将客户端主机名用于详细的访问控制和日志记录。但要注意的是，主机名查找可能会花费很长时间，这样会降低Web事务处理的速度。很多大容量Web服务器要么会禁止主机名解析，要么只允许对特定内容进行解析。

可以用配置指令HostnameLookups启用Apache的主机查找功能。比如，例5-2中的Apache配置指令就只打开了HTML和CGI资源的主机名解析功能。

例5-2配置Apache,为 HTML和CGI资源查找主机名

HostnameLookups off

<Files ~" - 《html |htmlcgi)$">

HostnameLookups on

</Files>

55第二步—接收请求报文

连接上有数据到达时，Web服务器会从网络连接中读取数据，并将请求报文中的内容解析出来（参见图5-5)。

解析请求报文时，Web服务器会:

·解析请求行，查找请求方法、指定的资源标识符（URI)以及版本号，3各项之

间由一个空格分隔，并以一个回车换行(CRLF)序列作为行的结束,“

·读取以CRLF结尾的报文首部;

检测到以CRLF结尾的、标识首部结束的空行（如果有的话)﹔

·如果有的话（长度由content-Length首部指定)，读取请求主体。

解析请求报文时，Web服务器会不定期地从网络上接收输入数据。网络连接可能随时都会出现延迟。Web服务器需要从网络中读取数据，将部分报文数据临时存储在内存中,直到收到足以进行解析的数据并理解其意义为止。

551 报文的内部表示法

有些Web服务器还会用便于进行报文操作的内部数据结构来存储请求报文。比如，数据结构中可能包含有指向请求报文中各个片段的指针及其长度，这样就可以将这些首部存放在一个快速查询表中，以便快速访问特定首部的具体值了（参见图5-6)。

552连接的输入/输出处理结构

高性能的 Web服务器能够同时支持数千条连接。这些连接使得服务器可以与世界各地的客户端进行通信，每个客户端都向服务器打开了一条或多条连接。某些连接可能在快速地向Web服务器发送请求，而其他一些连接则可能在慢慢发送，或者不经常发送请求,还有一些可能是空闲的，安静地等待着将来可能出现的动作。

因为请求可能会在任意时刻到达，所以Web服务器会不停地观察有无新的Web请求。不同的Web服务器结构会以不同的方式为请求服务，如图5-7所示。

·单线程Web服务器(参见图5-7a)

单线程的Web服务器一次只处理一个请求，直到其完成为止。一个事务处理结束之后，才去处理下一条连接。这种结构易于实现，但在处理过程中，所有其他连接都会被忽略。这样会造成严重的性能问题，只适用于低负荷的服务器，以及type-o-serve这样的诊断工具。

·多进程及多线程Web服务器(参见图5-7b)

多进程和多线程Web服务器用多个进程,或更高效的线程同时对请求进行处理。3可以根据需要创建，或者预先创建一些线程/进程。°有些服务器会为每条连接分配一个线程/进程，但当服务器同时要处理成百、上千，甚至数以万计的连接时，需要的进程或线程数量可能会消耗太多的内存或系统资源。因此，很多多线程Web服务器都会对线程/进程的最大数量进行限制。

·复用I/O的服务器(参见图5-7c)

为了支持大量的连接，很多Web服务器都采用了复用结构。在复用结构中，要同时监视所有连接上的活动。当连接的状态发生变化时（比如，有数据可用，或出现错误时)，就对那条连接进行少量的处理，处理结束之后，将连接返回到开放连接列表中，等待下一次状态变化。只有在有事情可做时才会对连接进行处理,在空闲连接上等待的时候并不会绑定线程和进程。

·复用的多线程Web服务器（参见图5-7d)

有些系统会将多线程和复用功能结合在一起，以利用计算机平台上的多个CPU多个线程（通常是一个物理处理器）中的每一个都在观察打开的连接(或打开的连接中的一个子集)，并对每条连接执行少量的任务。

56第三步———处理请求

一旦Web服务器收到了请求，就可以根据方法、资源、首部和可选的主体部分来对请求进行处理了。

有些方法（比如POST)要求请求报文中必须带有实体主体部分的数据。其他一些方法（比如OPTIONS）允许有请求的主体部分，也允许没有。少数方法（比如GET)禁止在请求报文中包含实体的主体数据。

这里我们并不对请求的具体处理方式进行讨论，因为本书其余大多数章节都在讨论这个问题。

57第四步——-对资源的映射及访问

Web 服务器是资源服务器。它们负责发送预先创建好的内容，比如HTML页面或JPEG ，以及运行在服务器上的资源生成程序所产生的动态内容。

571 docroot

Web服务器支持各种不同类型的资源映射，但最简单的资源映射形式就是用请求URI作为名字来访问Web服务器文件系统中的文件。通常，Web服务器的文件系统中会有一个特殊的文件夹专门用于存放Web内容。这个文件夹被称为文档的根目录(document root，或docroot)。Web服务器从请求报文中获取URI，并将其附加在文档根目录的后面。

在图5-8中，有一条对/specials/saw-bladegif 的请求到达。这个例子中Web服务器的文档根目录为/us/local/httpd/files。Web服务器会返回文件/usr/local/httpd/files/specials/saw-bladegif。

在配置文件httpdconf中添加一个 DocumentRoot行就可以为Apache Web服务器设置文档的根目录了:

DocumentRoot /usr/ local/httpd/files

服务器要注意，不能让相对URL退到docroot之外，将文件系统的其余部分暴露出来。比如，大多数成熟的Web服务器都不允许这样的URI看到Joe的五金商店文档根目录上一级的文件:

http://wwwjoes-hardwarecom/

583重定向

Web服务器有时会返回重定向响应而不是成功的报文。Web服务器可以将浏览器重定向到其他地方来执行请求。重定向响应由返回码3XX说明。Location响应首部包含了内容的新地址或优选地址的URI。重定向可用于下列情况。

·永久删除的资源

资源可能已经被移动到了新的位置，或者被重新命名，有了一个新的URL。Web服务器可以告诉客户端资源已经被重命名了，这样客户端就可以在从新地址获取资源之前，更新书签之类的信息了。状态码301 Moved Permanently就用于此类重定向。·临时删除的资源

如果资源被临时移走或重命名了，服务器可能希望将客户端重定向到新的位置上去。但由于重命名是临时的，所以服务器希望客户端将来还可以回头去使用老的URL，不要对书签进行更新。状态码303 See Other以及状态码307 TemporaryRedirect就用于此类重定向。

一个Web容器一般为每个请求创建一个线程来处理。如果用户确认一个servlet实例每次只处理一个请求，servlet就能实现SingleThreadModel 接口。如果servlet实现了这个接口，用户就能确保servlet的服务方法中不可能有两个线程并发执行。Web容器可通过同步访问一个servlet的单独实例、或者通过维护一个Web组件池为每个实例调用一个新的请求来实现。这个接口并不能防止Web组件访问共享资源（如静态类变量、外部对象）导致的同步问题

c/s(客户机/服务器)有三个主要部件：数据库服务器、客户应用程序和网络。服务器负责有效地管理系统的资源，其任务集中于：

1数据库安全性的要求

2数据库访问并发性的控制

3数据库前端的客户应用程序的全局数据完整性规则

4数据库的备份与恢复

客户端应用程序的的主要任务是：

1提供用户与数据库交互的界面

2向数据库服务器提交用户请求并接收来自数据库服务器的信息

3利用客户应用程序对存在于客户端的数据执行应用逻辑要求

4网络通信软件的主要作用是，完成数据库服务器和客户应用程序之间的数据传输。

三层C/S结构是将应用功能分成表示层、功能层和数据层三部分。

解决方案是：对这三层进行明确分割,并在逻辑上使其独立。

在三层C/S中， 表示层 是应用的用户接口部分,它担负着用户与应用间的对话功能。它用于检查用户从键盘等输入的数据,显示应用输出的数据。为使用户能直观地进行操作，一般要使用图形用户接口 (GUI)，操作简单、易学易用。在变更用户接口时，只需改写显示控制和数据检查程序，而不影响其他两层。检查的内容也只限于数据的形式和值的范围，不包括有关业务本身的处理逻辑。

功能层 相当于应用的本体，它是将具体的业务处理逻辑地编入程序中。表示层和功能层之间的数据交往要尽可能简洁。

数据层 就是DBMS，负责管理对数据库数据的读写。DBMS必须能迅速执行大量数据的更新和检索。现在的主流是关系数据库管理系统 (RDBMS)。因此一般从功能层传送到数据层的要求大都使用SQL语言。

在三层或N层C/S结构中，中间件 (Middleware) 是最重要的部件。所谓中间件是一个用API定义的软件层,是具有强大通信能力和良好可扩展性的分布式软件管理框架。它的功能是在客户机和服务器或者服务器和服务器之间传送数据，实现客户机群和服务器群之间的通信。其工作流程是:在客户机里的应用程序需要驻留网络上某个服务器的数据或服务时，搜索此数据的C/S应用程序需访问中间件系统。该系统将查找数据源或服务，并在发送应用程序请求后重新打包响应,将其传送回应用程序。随着网络计算模式的发展，中间件日益成为软件领域的新的热点。中间件在整个分布式系统中起数据总线的作用，各种异构系统通过中间件有机地结合成一个整体。每个C/S环境，从最小的LAN环境到超级网络环境,都使用某种形式的中间件。无论客户机何时给服务器发送请求，也无论它何时应用存取数据库文件，都有某种形式的中间件传递C/S链路，用以消除通信协议、数据库查询语言、应用逻辑与操作系统之间潜在的不兼容问题。

三层C/S结构的优势主要表现在以下几个方面：

1利用单一的访问点，可以在任何地方访问站点的数据库；

2对于各种信息源，不论是文本还是图形都采用相同的界面；

3所有的信息，不论其基于的平台，都可以用相同的界面访问；

4可跨平台操作；

5减少整个系统的成本；

6维护升级十分方便；

7具有良好的开放性；

8系统的可扩充性良好；

9进行严密的安全管理；

0系统管理简单，可支持异种数据库，有很高的可用性。

http服务器和web服务器不是同一个服务器，联系：两者都是用来处理http请求，并根据http请求返回响应数据的服务器，区别如下：

一、指代不同

1、http服务器：是Apache软件基金会的一个开放源代码的网页服务器。

2、web服务器：也称为WWW(WORLD WIDE WEB)服务器，主要功能是提供网上信息浏览服务。

二、功能不同

1、http服务器：可以在大多数电脑操作系统中运行，由于其具有的跨平台性和安全性，被广泛使用。

2、web服务器：可以解析(handles)HTTP协议。当Web服务器接收到一个HTTP请求(request)，会返回一个HTTP响应(response)，例如送回一个HTML页面。

三、特点不同

1、http服务器：快速、可靠并且可通过简单的API扩展，Perl/Python解释器可被编译到服务器中，可以创建一个每天有数百万人访问的Web服务器。

2、web服务器：Web服务器传送(serves)页面使浏览器可以浏览，然而应用程序服务器提供的是客户端应用程序可以调用(call)的方法(methods)。

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-Apache HTTP Server