当我们每天浏览网页、访问各种在线应用时，背后都有一个默默无闻的功臣在辛勤工作，那就是 Web 服务器。那么，Web 服务器究竟是做什么的？简单来说，Web 服务器的主要任务是存储、处理并向客户端（通常是用户的浏览器）提供 Web 内容，例如 HTML 网页、图片、视频、CSS 样式表、JavaScript 脚本等。
本文将带你了解 Web 服务器的核心功能，并浅析两种最流行的 Web 服务器软件：Nginx 和 Apache 的基本工作原理，以及 HTTP 请求响应的完整流程。
Web 服务器的核心功能
- 存储 Web 内容: Web 服务器充当着一个中央仓库，用于存储构成网站的所有文件和数据。这些文件按照一定的目录结构组织，方便服务器进行管理和查找。
- 接收客户端请求: 当你在浏览器中输入网址（URL）并按下回车键时，你的浏览器（作为 HTTP 客户端）会向目标 Web 服务器发送一个 HTTP 请求。
- 处理请求: Web 服务器接收到请求后，会根据请求的类型和内容进行处理。这可能涉及到查找请求的文件、执行服务器端脚本（如 PHP、Python 等）、访问数据库等操作。
- 发送响应: 处理完成后，Web 服务器会将结果封装成一个 HTTP 响应发送回客户端。这个响应包含了请求的 Web 内容（例如 HTML 文件）以及相关的 HTTP 头部信息，告知浏览器如何处理这些内容。
- 管理并发连接: 现代 Web 服务器需要能够同时处理来自大量用户的并发请求，保证网站的稳定性和响应速度。
- 安全性和访问控制: Web 服务器通常会提供安全功能，例如 HTTPS 加密、用户认证、访问控制列表等，以保护网站的数据和资源。
- 日志记录: Web 服务器会记录用户的访问行为、错误信息等日志，方便管理员进行监控、分析和故障排除。
流行的 Web 服务器软件：Nginx 和 Apache
在众多的 Web 服务器软件中，Nginx 和 Apache HTTP Server 是目前最为主流的选择。它们都具有高性能、稳定性和可扩展性，但在设计理念和工作方式上有所不同。
Apache HTTP Server
- 历史悠久且成熟: Apache 是最早的 Web 服务器之一，拥有庞大的用户群体和丰富的模块生态系统。
- 基于进程或线程: 传统上，Apache 使用基于进程或线程的模型来处理并发请求。对于每个新的连接，Apache 可能会创建一个新的进程或线程来处理。
- 模块化设计: Apache 的核心功能可以通过各种模块进行扩展，例如处理不同的文件类型、实现认证、进行 URL 重写等。
.htaccess文件的使用是 Apache 的一个特点，允许在目录级别进行配置。 - 适用场景: Apache 在处理动态内容和需要丰富模块支持的场景下表现良好。
Nginx
- 高性能和低资源消耗: Nginx 以其轻量级、高性能和低内存消耗而闻名，尤其在处理大量并发连接时表现出色。
- 事件驱动、异步非阻塞架构: Nginx 采用事件驱动、异步非阻塞的架构，使用少量的进程即可高效地处理大量的并发请求。它通过一个主进程和多个工作进程来管理连接。
- 反向代理和负载均衡: 除了作为 Web 服务器，Nginx 还常被用作反向代理服务器和负载均衡器，将客户端的请求转发给后端的多个应用服务器，提高系统的可用性和可扩展性。
- 适用场景: Nginx 非常适合处理静态内容、高并发的场景以及作为反向代理和负载均衡器。
HTTP 请求响应流程浅析
HTTP（Hypertext Transfer Protocol）是 Web 客户端和服务器之间进行通信的基础协议。一个典型的 HTTP 请求响应流程如下：
- 客户端发起请求 (HTTP Request):
- 用户在浏览器中输入 URL 或点击链接。
- 浏览器解析 URL，确定目标服务器的 IP 地址和端口号（通常是 80 或 443）。
- 浏览器构建一个 HTTP 请求报文。请求报文包含：
- 请求方法 (Method): 例如 GET（获取资源）、POST（提交数据）、PUT（更新资源）、DELETE（删除资源）等。
- 请求 URI (Uniform Resource Identifier): 标识请求的资源路径。
- HTTP 版本 (Version): 例如 HTTP/1.1、HTTP/2。
- 请求头部 (Headers): 包含关于请求的附加信息，例如客户端类型、接受的内容类型等。
- 请求体 (Body): 对于某些请求方法（如 POST），可能包含要发送给服务器的数据。
- 浏览器通过 TCP 连接将 HTTP 请求报文发送给 Web 服务器。
- 服务器接收并处理请求:
- Web 服务器监听指定端口上的连接请求。
- 接收到客户端的 TCP 连接后，服务器读取并解析 HTTP 请求报文。
- 服务器根据请求方法和 URI，查找请求的资源或执行相应的处理逻辑（例如运行服务器端脚本）。
- 服务器构建响应 (HTTP Response):
- 服务器处理完请求后，会构建一个 HTTP 响应报文。响应报文包含：
- HTTP 版本 (Version): 与请求的 HTTP 版本一致。
- 状态码 (Status Code): 三位数字，表示请求的处理结果，例如 200 OK（请求成功）、404 Not Found（资源未找到）、500 Internal Server Error（服务器内部错误）等。
- 状态短语 (Status Phrase): 对状态码的简短描述，例如 “OK”、”Not Found”、”Internal Server Error”。
- 响应头部 (Headers): 包含关于响应的附加信息，例如服务器类型、内容类型、内容长度、缓存控制等。
- 响应体 (Body): 包含实际的响应内容，例如 HTML 文件、图片数据、JSON 数据等。
- 服务器处理完请求后，会构建一个 HTTP 响应报文。响应报文包含：
- 服务器发送响应:
- Web 服务器通过相同的 TCP 连接将 HTTP 响应报文发送回客户端（浏览器）。
- 客户端接收并处理响应:
- 浏览器接收到 HTTP 响应报文后，会解析响应头部和响应体。
- 浏览器根据响应头部的信息，例如
Content-Type，来决定如何处理响应体中的数据。如果是 HTML 文件，浏览器会解析并渲染成用户可见的网页；如果是图片数据，浏览器会显示图片；如果是 JavaScript 或 CSS 文件，浏览器会执行或应用它们。
- 关闭连接 (可选):
- 在 HTTP/1.1 中，连接默认是持久连接（keep-alive），允许在同一个 TCP 连接上进行多次请求和响应，以减少连接建立和关闭的开销。
- 在 HTTP/1.0 中，每个请求/响应通常需要建立和关闭一个新的 TCP 连接。
Web 服务器是互联网应用运行的基础设施，负责存储、处理和分发 Web 内容。Nginx 和 Apache 是两种功能强大且广泛使用的 Web 服务器软件，它们在架构和适用场景上各有特点。理解 HTTP 请求响应的流程对于理解 Web 应用的工作方式至关重要。希望本文能帮助你对 Web 服务器有一个更清晰的认识。