域名发散与收敛

域名发散与收敛

在正式展开之前,我们先来了解一下 Performance 接口,简单来说,它可以获取到当前页面中与性能相关的信息,主要用于 网页监控与程序性能,但是在本章当中就不详细展开了,具体的可以参考链接,有个概念即可

域名发散

PC 时代为了突破浏览器的域名并发限制,遵循这样一条定律『HTTP 静态资源采用多个子域名』,目的是充分利用现代浏览器的多线程并发下载能力,由于浏览器的限制,每个浏览器,允许对每个域名的连接数一般是有上限的,附一张网上流传甚广的图

域名发散出现的原因其实是在以前,服务器的负载能力差,网速慢,设备差,稍微流量大一点 Server 就崩溃了,为了保护你的服务器不崩溃,浏览器要对 max connections 有所限制,如果每个用户的 max connections 不限制的话, 结果就是服务器的负载能力会低至冰点(另外也有说是关于 DDOS),所以 PC 时代对静态资源优化时,通常将静态资源分布在几个不同域,保证资源最完美地分域名存储,以提供最大并行度,让客户端加载静态资源更为迅速

假设现在浏览器对每个域名连接数为 1,那么现实情况是

浏览器解析完我们的文档之后开始发起请求,对文件进行加载,然后一个一个文件 在 max connections 下进行排队下载,但如果我们使用了域名分散之后,使用多个 domain 进行资源的下载,就有

这样完全可以省略掉排队的时间.提升网页加载的速度

域名收敛

这里首先会涉及到一个问题,为什么你手机打开网页时,白屏时间会这么长?一个网页白屏时间是由下面几部分决定的

所以,网页的优化就可以从上述几个部分开始,这里我们要提及的就是 DNS 优化,即域名收敛,那么什么是域名收敛呢?顾名思义,域名收敛的意思就是建议将静态资源只放在一个域名下面,而非发散情况下的多个域名下,上面也说到了,域名发散可以突破浏览器的域名并发限制,那么为要反其道而行之呢?

因为因地制宜,不同情况区别对待,域名发散是 PC 时代的产物,而现在进入移动互联网时代,通过无线设备访问网站,App 的用户已占据了很大一部分比重,而域名收敛正是在这种情况下提出的,这里就不能不提到 HTTP 请求了,简单来说就是

  1. DNS 域名解析
  2. 发起 TCP3 次握手
  3. 建立 TCP 连接后发起 HTTP 请求
  4. 服务器响应 HTTP 请求

在这里第一步,也是关键的第一步 DNS 解析,在移动端的 HTTP 请求耗时中,DNS 解析占据了大部分时间,在深入了解 DNS 解析之前,先科普一下 域名结构

域名结构

或者叫命名空间,是一个树状结构,有树就得有根,这个根是一个点 "."(dot),以 www.example.com 为例,完整的形式应该是 www.example.com.(注意最后有一个点),就是根结点 root ,只不过平时是浏览器或者系统的解析器自动帮我们补全了,我们要想获取根域都有那些,可以在终端下直接使用 dig 命令(需要安装 dig 指令),如下

根节点之后就是顶级域名,就是 .cn.com.gov 这些,顶级域划分为通用顶级域 (comorgnet 等)和国家与地区顶级域(cnhkustw 等),我们可以继续使用 dig 查看一下 顶级域名的解析路径,加上 + trace 参数选项,意思是追踪 DNS 解析过程,如下

可以看到是先到根节点,再查找到 com ,就是根结点会告知下一个结点 com 在哪,就是 com. 172800 IN NS [a-m].gtld-servers.net,顶级域之后就是我们熟知的一级域名,譬如 www.example.com 中的 example 就是一级域

NS

上面两张 dig 命令贴图中间出现了很多次 NSNS 即是 NameServer,大部分情况下又叫权威名称服务器简称权威,什么是权威呢,通俗点讲其实是某些域的权威,也就是权威上面有这些域的最新,最全的数据,所有这些域的数据都应该以此为准(只有权威可以增删改这些域的数据),就像上面 dig com + trace 的结果可以看到,com 的权威是上面的 13 个根域,同理,所有的顶级域(cnorgnet 等等)的权威都是根域

DNS 解析

大致的了解了域名结构以后,我们就来正式的看一看所谓的 DNS 解析,其实简单来说,上面章节当中所描述的过程就是 DNS 解析的一个大致过程,即『迭代解析』一个完整的 DNS 解析过程如下(摘自 域名收敛–前端优化

  1. 首先拿到 URL 后,浏览器会寻找本地的 DNS 缓存,看看是否有对应的 IP 地址,如果缓存中存在那就好了,如果没有,那就得向 DNS Server 发送一个请求,找到你想要的 IP 地址
  2. 首先他会向你的 ISP(互联网服务提供商)相关的 DNS servers 发送 DNS query,然后这些 DNS 进行递归查询(recursive),所谓的递归查询,就是能够直接返回对应的 IP 地址,而不是其他的 DNS server 地址
  3. 如果上述的 DNS Servers 没有你要的域名地址,则就会发送迭代查询,即会先从 root nameservers 找起, 即是假如你要查询 www.example.com ,会先从包含根结点的 13 台最高级域名服务器开始
  4. 接着,以从右向左的方式递进,找到 com,然后向包含 comTLD(顶级域名)nameservers 发送 DNS 请求,接着找到包含 exampleDNS server
  5. 现在进入到了 example.com 部分,即是现在正在询问的是权威服务器,该服务器里面包含了你想要的域名信息,也就是拿到了最后的结果 record
  6. 递归查询的 DNS Server 接受到这 record 之后,会将该 record 保存一份到本地,如果下一次你再请求这个 domain 时,我就可以直接返回给你了,由于每条记录都会存在 TLL ,所以 server 每隔一段时间都会发送一次请求,获取新的 record
  7. 最后,再经由最近的 DNS Server 将该条 record 返回, 同样,你的设备也会存一份该 record 的副本

之后,就是 TCP 的事了,下面是一张萌萌的简化图

梳理一下,迭代查询的过程如下

. ==> com. ==> .exampl.com. ==> www.example.com. ==> IP adress

关于 TTL

TTLTime To Live 的缩写,该字段指定 IP 包被路由器丢弃之前允许通过的最大网段数量,TTLIPv4 包头的一个 8 bit 字段,简单的说它表示 DNS 记录在 DNS 服务器上缓存时间

DNS 解析其实是一个很复杂的过程,在 PC 上,我们采用『域名发散』策略,是因为在 PC 端上,DNS 解析通常而言只需要几十 ms ,完全可以接受的,而移动端,2G/3G/4G/WIFI 网络,而且移动 4G 容易在信号不理想的地段降级成 2G ,通过大量的数据采集和真实网络抓包分析(存在 DNS 解析的请求),DNS 的消耗相当可观,2G 网络大量 5 ~ 10s3G 网络平均也要 3 ~ 5s,下面附上在 2G/3G/4G/WIFI 情况下 DNS 递归解析的时间 (ms

因为在增加域的同时,往往会给浏览器带来 DNS 解析的开销,所以在这种情况下,提出了『域名收敛』,减少域名数量可以降低 DNS 解析的成本,下图是手机端页面加载数和域名分散数的关系

2 个域名分散条件下,网页的加载速度提升较大,而第 3 个以后就比较慢了, 所以,一般来说,域名分散的数量最好在 3 以下

HTTPDNS

上面过程如果顺利,本地 DNS 有缓存,也就是几十 ms 到几百 ms 的事情,不顺利,几秒到十几秒都有可能,严格来讲,DNS 才是我们发出去的第一个请求,所以减少开销就两条路

  • 第一个就是减少 DNS 的请求
  • 第二个就是缩短 DNS 解析路径

第一个就是做域名收敛的主要原因,相比于 PC 是对于域名的并发限制,无线上来说对并发的要求会弱很多(一般尽量是第一屏,后面使用懒加载)

第二个就是缩短解析路径,这里所说的缩短解析路径其实就说各级的缓存,本机的缓存,LocalDNS 的缓存,不过他们或多或少也不靠谱,尤其是运营商的 LocalDNS 给你劫持一下,篡改一下都是常有的事情,于是这个情况下,就有了 HTTPDNSHTTPDNS 是为了解决移动端 DNS 解析请求而生的,顺便解决 DNS 劫持,合并请求和缓存结果进而提高解析质量

结论

在移动网络环境下,减少非必要 DNS 请求,将相关域名收敛成一个,可以尝到缓存的红利,进而可以减少打开页面时间,移动端减少 DNS 解析时间有两种方式

  • 减少 DNS 请求
  • 缩短 DNS 解析路径

从上面的各种网络环境下 DNS 解析时间对比,减少 DNS 请求是我们做域名收敛的主要原因,HTTPDNS 的诞生不仅可以合并请求,缩短 DNS 解析路径,还有防止运营商劫持等功效

关于 SPDY

单纯的在移动端采用域名收敛并不能很大幅度的提升性能,很重要的一点是,在移动端建连的消耗非常大,而 SPDY 协议可以完成多路复用的加密全双工通道,显著提升非 wifi 环境下的网络体验,当域名收敛配合 SPDY 才能最大程度发挥他们的效用,达到事半功倍

所谓 SPDY 就是一种开放的网络传输协议,由 Google 开发,用来发送网页内容,基于传输控制协议(TCP)的应用层协议 ,是 HTTP 2.0 的前身

SPDY 的作用就是,在不增加域名的情况下,解除最大连接数的限制,主要的特点就是多路复用,他的目的就是致力于取消并发连接上限,那么相比 HTTPSPDY 具体的优势在哪里呢

多路复用 请求优化

SPDY 规定在一个 SPDY 连接内可以有无限个并行请求,即允许多个并发 HTTP 请求共用一个 TCP 会话,这样 SPDY 通过复用在单个 TCP 连接上的多次请求,而非为每个请求单独开放连接,这样只需建立一个 TCP 连接就可以传送网页上所有资源,不仅可以减少消息交互往返的时间还可以避免创建新连接造成的延迟,使得 TCP 的效率更高

此外,SPDY 的多路复用可以设置优先级,而不像传统 HTTP 那样严格按照先入先出一个一个处理请求,它会选择性的先传输 CSS 这样更重要的资源,然后再传输网站图标之类不太重要的资源,可以避免让非关键资源占用网络通道的问题,提升 TCP 的性能

支持服务器推送技术

服务器可以主动向客户端发起通信向客户端推送数据,这种预加载可以使用户一直保持一个快速的网络

SPDY 压缩了 Http 头

舍弃掉了不必要的头信息,经过压缩之后可以节省多余数据传输所带来的等待时间和带宽

强制使用 SSL 传输协议

Google 认为 Web 未来的发展方向必定是安全的网络连接,全部请求 SSL 加密后,信息传输更加安全,看看 SPDY 的作用图

参考

# HTTP

评论

Your browser is out-of-date!

Update your browser to view this website correctly. Update my browser now

×