淺談?dòng)蛎l(fā)散與域名收斂
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性能優(yōu)化一直是前端工作中十分重要的一環(huán)，都說從 10 到 1 容易，從 1 到 0 很難。而隨著前端技術(shù)的飛速發(fā)展，沒有什么技術(shù)或者法則是金科玉律一沉不變的。
很佩服那些勇于挑戰(zhàn)權(quán)威，推陳出新的勇者，是他們讓我們的技術(shù)不斷的變革更加的卓越。好像扯遠(yuǎn)了，本文主要想談?wù)剝蓚€(gè)名詞，域名發(fā)散和域名收斂。
域名發(fā)散
這個(gè)很好理解，前端er都知道，PC 時(shí)代為了突破瀏覽器的域名并發(fā)限制，遵循這樣一條定律：
· http 靜態(tài)資源采用多個(gè)子域名
嗯，為什么要這樣做呢，目的是充分利用現(xiàn)代瀏覽器的多線程并發(fā)下載能力。 由于瀏覽器的限制，每個(gè)瀏覽器，允許對(duì)每個(gè)域名的連接數(shù)一般是有上限的，附圖一枚：
上圖展示了各瀏覽器的并行連接數(shù)（同域名），可以看到在一些現(xiàn)代瀏覽器內(nèi)每個(gè) hostname 的最大連接數(shù)基本都是6個(gè)，IE 稍顯傲嬌，總體而言并發(fā)數(shù)不高。 所以 PC 時(shí)代對(duì)靜態(tài)資源優(yōu)化時(shí)，通常將靜態(tài)資源分布在幾個(gè)不同域，保證資源最完美地分域名存儲(chǔ)，以提供最大并行度，讓客戶端加載靜態(tài)資源更為迅速。
另外，為什么瀏覽器要做并發(fā)限制呢？
1、究其根本原因，在以前，服務(wù)器的負(fù)載能力差，稍微流量大一點(diǎn)服務(wù)器就容易就崩潰。 所以為了保護(hù)服務(wù)器不被強(qiáng)暴到崩潰，瀏覽器要對(duì) max connections（最大并發(fā)數(shù)）進(jìn)行限制。如果每個(gè)用戶的最大并發(fā)數(shù)不限制的話，服務(wù)器的負(fù)載能力會(huì)大幅下降。
2、另外還有一個(gè)方面就是, 防止 DDOS 攻擊。最基本的 DoS 攻擊就是利用合理的服務(wù)請(qǐng)求來占用過多的服務(wù)資源，從而使合法用戶無法得到服務(wù)的響應(yīng)。如果不限制并發(fā)請(qǐng)求數(shù)量，后果，啊哦，你懂的。
域名收斂
本文的重點(diǎn)是想談?wù)動(dòng)蛎諗?，顧名思義，域名收斂的意思就是建議將靜態(tài)資源只放在一個(gè)域名下面，而非發(fā)散情況下的多個(gè)域名下。
上面也說到了，域名發(fā)散可以突破瀏覽器的域名并發(fā)限制，那么為要反其道而行之呢？因?yàn)橐虻刂埔?，不同情況區(qū)別對(duì)待，域名發(fā)散是 PC 時(shí)代的產(chǎn)物，而現(xiàn)在進(jìn)入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，通過無線設(shè)備訪問網(wǎng)站，App的用戶已占據(jù)了很大一部分比重，而域名發(fā)散正是在這種情況下提出的。且聽我一步步分析。
http 請(qǐng)求過程
首先要知道，使用一個(gè) http 請(qǐng)求去請(qǐng)求一個(gè)資源時(shí)，會(huì)經(jīng)歷些什么。簡(jiǎn)單而言：
1、DNS 域名解析 -->
2、發(fā)起 TCP 的 3 次握手 -->
3、建立 TCP 連接后發(fā)起 http 請(qǐng)求 -->
4、服務(wù)器響應(yīng) http 請(qǐng)求
5、......略
在這里第一步，也是關(guān)鍵的第一步 DNS 解析，在移動(dòng)端的 http 請(qǐng)求耗時(shí)中，DNS 解析占據(jù)了大部分時(shí)間。 說 DNS 域名解析過程前，再科普一下域名結(jié)構(gòu)。
域名結(jié)構(gòu)
域名的結(jié)構(gòu)（或者叫命名空間）是一個(gè)樹狀結(jié)構(gòu)，有樹就得有根，這個(gè)根是一個(gè)點(diǎn)‘.’（dot）。
以 www.example.com 為例，完整的形式應(yīng)該是 www.example.com. ，注意最后一個(gè)點(diǎn)，就是根結(jié)點(diǎn) root ，只不過平時(shí)是瀏覽器或者系統(tǒng)的解析器自動(dòng)幫我們補(bǔ)全了。我們要想獲取根域都有那些，可以在終端下直接使用 dig 命令（需要安裝 dig 指令），如下:
可以看到有 13 個(gè)，大部分都是在國(guó)外，根節(jié)點(diǎn)之后就是頂級(jí)域名，就是.cn .com .gov 這些，頂級(jí)域劃分為通用頂級(jí)域 （com、org、net 等）和國(guó)家與地區(qū)頂級(jí)域（cn、hk、us、tw 等）。我們可以繼續(xù)使用 dig 查看一下 頂級(jí)域名的解析路徑，加上 +trace 參數(shù)選項(xiàng)，意思是追蹤 DNS 解析過程，如下：
可以看到是先到根節(jié)點(diǎn)，再查找到 com ，就是根結(jié)點(diǎn)會(huì)告知下一個(gè)結(jié)點(diǎn) com 在哪：就是 com. 172800 IN NS [a-m].gtld-servers.net。 ok，頂級(jí)域之后就是我們熟知的一級(jí)域名，譬如 www.example.com 中的 example 就是一級(jí)域 。有興趣的可以自己試著用 dig 指令再追蹤一下：dig example.com. +trace ，可以看到是從根節(jié)點(diǎn)從右向左逐步查找的。
NS 為何
上面兩張 dig 命令貼圖中間出現(xiàn)了很多次 NS ，NS 即是 NameServer，大部分情況下又叫權(quán)威名稱服務(wù)器簡(jiǎn)稱權(quán)威。
什么是權(quán)威呢，通俗點(diǎn)講其實(shí)是某些域的權(quán)威，也就是權(quán)威上面有這些域的最新，最全的數(shù)據(jù)，所有這些域的數(shù)據(jù)都應(yīng)該以此為準(zhǔn)（只有權(quán)威可以增刪改這些域的數(shù)據(jù)），就像上面 dig com +trace 的結(jié)果可以看到，com 的權(quán)威是上面的 13 個(gè)根域。同理，所有的頂級(jí)域（cn、org、net 等等）的權(quán)威都是根域。
DNS 解析‘其實(shí)上面就是 DNS 解析的一個(gè)大致過程，即迭代解析，但是不是很詳盡，一個(gè)完整的 DNS 解析過程如下：
Step1: 首先拿到 URL 后，瀏覽器會(huì)尋找本地的 DNS 緩存，看看是否有對(duì)應(yīng)的 IP 地址，如果緩存中存在那就好了，如果沒有，那就得向 DNS Server 發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求，找到你想要的 IP 地址。
Step2: 首先他會(huì)向你的 ISP(互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商) 相關(guān)的 DNS servers 發(fā)送 DNS query。然后這些 DNS 進(jìn)行遞歸查詢(recursive)。所謂的遞歸查詢，就是能夠直接返回對(duì)應(yīng)的IP地址，而不是其他的 DNS server 地址。
Step3: 如果上述的 DNS Servers 沒有你要的域名地址，則就會(huì)發(fā)送迭代查詢，即會(huì)先從 root nameservers 找起。 即是假如你要查詢 www.example.com ，會(huì)先從包含根結(jié)點(diǎn)的 13 臺(tái)最高級(jí)域名服務(wù)器開始。
Step4: 接著，以從右向左的方式遞進(jìn)，找到 com. 然后向包含 com 的 TLD(頂級(jí)域名) nameservers 發(fā)送 DNS 請(qǐng)求。接著找到包含 example 的 DNS server。
Step5: 現(xiàn)在進(jìn)入到了example.com 部分，即是現(xiàn)在正在詢問的是權(quán)威服務(wù)器，該服務(wù)器里面包含了你想要的域名信息，也就是拿到了最后的結(jié)果 record 。
Step6: 遞歸查詢的 DNS Server 接受到這 record 之后, 會(huì)將該record 保存一份到本地。 如果下一次你再請(qǐng)求這個(gè) domain 時(shí)，我就可以直接返回給你了。由于每條記錄都會(huì)存在 TLL ，所以 server 每隔一段時(shí)間都會(huì)發(fā)送一次請(qǐng)求，獲取新的 record，
Step7: 最后，再經(jīng)由最近的 DNS Server 將該條 record 返回。 同樣，你的設(shè)備也會(huì)存一份該 record 的副本。 之后，就是 TCP 的事了，下面是一張萌萌的簡(jiǎn)化圖：
到這里，我們大致就可以梳理一下，迭代查詢的過程如下：
流程: . => com. => .exampl.com. => www.example.com. => IP adress
TTL 為何
TTL 是 Time To Live 的縮寫，該字段指定 IP 包被路由器丟棄之前允許通過的最大網(wǎng)段數(shù)量。TTL 是 IPv4 包頭的一個(gè) 8 bit 字段。
簡(jiǎn)單的說它表示 DNS 記錄在 DNS 服務(wù)器上緩存時(shí)間。
扯了這么多 http 請(qǐng)求， DNS 解析，回到正題域名收斂上，從上面可以看到，DNS 解析其實(shí)是一個(gè)很復(fù)雜的過程，在 PC 上，我們采用域名發(fā)散策略，是因?yàn)樵?nbsp;PC 端上，DNS 解析通常而言只需要幾十 ms ，可以接受。而移動(dòng)端，2G 網(wǎng)絡(luò)，3G網(wǎng)絡(luò)，4G網(wǎng)絡(luò)/wifi 強(qiáng)網(wǎng)，而且移動(dòng) 4G 容易在信號(hào)不理想的地段降級(jí)成 2G ，通過大量的數(shù)據(jù)采集和真實(shí)網(wǎng)絡(luò)抓包分析（存在DNS解析的請(qǐng)求），DNS的消耗相當(dāng)可觀，2G網(wǎng)絡(luò)大量5-10s，3G網(wǎng)絡(luò)平均也要3-5s（數(shù)據(jù)來源于淘寶）。 下面附上在 2G，3G，4G， WIFI 情況下 DNS 遞歸解析的時(shí)間 （ms）：
因?yàn)樵谠黾佑虻耐瑫r(shí)，往往會(huì)給瀏覽器帶來 DNS 解析的開銷。所以在這種情況下，提出了域名收斂，減少域名數(shù)量可以降低 DNS 解析的成本。
下圖是手機(jī)端頁(yè)面加載數(shù)和域名分散數(shù)的關(guān)系（from Mobify Developer）: 
在 2 個(gè)域名分散條件下，網(wǎng)頁(yè)的加載速度提升較大，而第 3 個(gè)以后就比較慢了。 所以，一般來說，域名分散的數(shù)量最好在 3 以下。
SPDY
本來至此，本文應(yīng)該結(jié)束了，談了下域名發(fā)散與域名收斂。
但是，單純的在移動(dòng)端采用域名收斂并不能很大幅度的提升性能，很重要的一點(diǎn)是，在移動(dòng)端建連的消耗非常大，而 SPDY 協(xié)議可以完成多路復(fù)用的加密全雙工通道，顯著提升非wifi環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。
俗話說，好刀配好鞘，好馬配好鞍，當(dāng)域名收斂配合 SPDY 才能最大程度發(fā)揮他們的效用，達(dá)到事半功倍。
那么什么是 SPDY？
SPDY，一種開放的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，由Google開發(fā)，用來發(fā)送網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容?；趥鬏斂刂茀f(xié)議（TCP）的應(yīng)用層協(xié)議 ，是 HTTP/2 的前身。
SPDY 的作用就是，在不增加域名的情況下，解除最大連接數(shù)的限制。主要的特點(diǎn)就是多路復(fù)用，他的目的就是致力于取消并發(fā)連接上限。
那么相比 http， SPDY 具體的優(yōu)勢(shì)在哪里呢：
1. 多路復(fù)用 請(qǐng)求優(yōu)化
SPDY 規(guī)定在一個(gè) SPDY 連接內(nèi)可以有無限個(gè)并行請(qǐng)求，即允許多個(gè)并發(fā) HTTP 請(qǐng)求共用一個(gè) TCP會(huì)話。這樣 SPDY 通過復(fù)用在單個(gè) TCP 連接上的多次請(qǐng)求，而非為每個(gè)請(qǐng)求單獨(dú)開放連接，這樣只需建立一個(gè) TCP 連接就可以傳送網(wǎng)頁(yè)上所有資源，不僅可以減少消息交互往返的時(shí)間還可以避免創(chuàng)建新連接造成的延遲，使得 TCP 的效率更高。
此外，SPDY 的多路復(fù)用可以設(shè)置優(yōu)先級(jí)，而不像傳統(tǒng) HTTP 那樣嚴(yán)格按照先入先出一個(gè)一個(gè)處理請(qǐng)求，它會(huì)選擇性的先傳輸 CSS 這樣更重要的資源，然后再傳輸網(wǎng)站圖標(biāo)之類不太重要的資源，可以避免讓非關(guān)鍵資源占用網(wǎng)絡(luò)通道的問題，提升 TCP 的性能。
2. 支持服務(wù)器推送技術(shù)
服務(wù)器可以主動(dòng)向客戶端發(fā)起通信向客戶端推送數(shù)據(jù)，這種預(yù)加載可以使用戶一直保持一個(gè)快速的網(wǎng)絡(luò)。
3. SPDY 壓縮了 HTTP 頭
舍棄掉了不必要的頭信息，經(jīng)過壓縮之后可以節(jié)省多余數(shù)據(jù)傳輸所帶來的等待時(shí)間和帶寬。
4. 強(qiáng)制使用 SSL 傳輸協(xié)議
Google 認(rèn)為 Web 未來的發(fā)展方向必定是安全的網(wǎng)絡(luò)連接，全部請(qǐng)求 SSL 加密后，信息傳輸更加安全。
看看 SPDY 的作用圖：
SPDY 協(xié)議在性能上對(duì) HTTP 做了很大的優(yōu)化，其核心思想是盡量減少連接個(gè)數(shù)，而對(duì)于 HTTP 的語(yǔ)義并沒有做太大的修改。
具體來說是，SPDY 使用了 HTTP 的方法和頁(yè)眉，但是刪除了一些頭并重寫了 HTTP 中管理連接和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移格式的部分，所以基本上是兼容 HTTP 的。
寫到這里，好想繼續(xù)往下寫 HTTP/2 ，因?yàn)?HTTP/2 的前身即是 SPDY 協(xié)議，但是感覺本文的內(nèi)容已經(jīng)很充實(shí)了，內(nèi)容也很多，就不再繼續(xù)往下，內(nèi)容很多，希望有人能夠耐心讀完，對(duì)一些網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)很好的鞏固效果。
如果還有什么疑問或者建議，可以多多交流，原創(chuàng)文章，文筆有限，才疏學(xué)淺，文中若有不正之處，萬望告知。
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