文章目录
- 引言
- 1. DNS 解析
- 耗时因素
- 优化措施
- 扩展阅读
- 2. 创建连接
- 耗时因素
- 优化措施
- 扩展阅读
- 3. 发送 / 接收数据
- 耗时因素
- 优化措施
- 扩展阅读
- 4. 关闭连接
- 耗时因素
- 优化措施
- 扩展阅读
- 总结
引言
网络请求的性能会直接影响到用户体验。本文将探讨网络请求的各个步骤,以及如何在每个步骤中进行优化,以提高网络性能,并给出笔者的相关历史文章,梳理成网络优化系列。
下图展示了整个网络请求主要分为几个步骤,而整个请求的耗时可以细分到每一个步骤里面。
1. DNS 解析
DNS解析是网络请求的第一步,它将人类可读的域名转换为机器可读的IP地址。
耗时因素
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DNS 查询的延迟:这是指从发送DNS查询到收到响应的时间。这个延迟可能由网络条件、DNS服务器的性能和位置等因素决定。
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DNS 服务器的响应时间:这是指DNS服务器处理查询并返回结果的时间。如果DNS服务器的负载过高或者性能不佳,可能会导致响应时间增加。
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DNS 劫持或缓存问题:DNS劫持是指ISP或者其他恶意行为者篡改DNS查询的结果,将用户引导到错误或者恶意的网站。DNS缓存问题则可能导致用户获取到过期或者错误的解析结果。例如,如果一个网站的IP地址已经改变,但是DNS缓存中还保存着旧的IP地址,那么用户可能无法访问到这个网站。
优化措施
- 使用快速的 DNS 服务器:选择公共 DNS 服务器(如 Google DNS、Cloudflare DNS)可以提高解析速度。
- DNS 预解析:在用户访问页面之前,提前解析可能需要的域名。
- DNS 缓存:合理设置 DNS 缓存时间,减少重复查询。
- 使用 DNS 记录的负载均衡:通过 DNS 轮询或地理位置调度来选择最优的服务器。
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2. 创建连接
创建连接是网络请求的第二步,包括TCP三次握手和TLS握手。
耗时因素
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TCP 三次握手的延迟:TCP协议在建立连接时需要进行三次握手,这个过程会产生一定的延迟。这个延迟主要取决于网络的延迟和服务器的响应时间。
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TLS 握手的延迟:TLS协议在建立安全连接时需要进行握手,这个过程比TCP握手更复杂,因此可能产生更大的延迟。TLS握手的延迟主要取决于网络的延迟、服务器的响应时间以及加密和解密的时间。
优化措施
- TCP 快速打开:使用 TCP Fast Open 减少连接建立的时间。
- HTTP/2 或 HTTP/3:使用这些协议可以减少连接数和延迟,支持多路复用。
- 持久连接:使用 Keep-Alive 机制,减少频繁的连接建立和关闭。
- 选择合适的端口:使用标准端口(如 80 和 443)可以减少防火墙和代理的干扰。
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3. 发送 / 接收数据
发送和接收数据是网络请求的核心步骤,它涉及到数据包的传输和处理。
耗时因素
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数据包的大小和数量:数据包的大小和数量会影响数据传输的速度。大量的小数据包可能会导致网络拥塞,而过大的数据包可能会导致网络延迟。因此,选择合适的数据包大小和数量是优化网络性能的关键。
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网络带宽和延迟:网络带宽是指网络的传输能力,而延迟是指数据从发送到接收的时间。带宽越大,网络的传输能力越强,数据传输的速度就越快。延迟越小,数据传输的速度就越快。因此,网络带宽和延迟是影响数据传输速度的两个重要因素。
优化措施
- 数据压缩:使用 Gzip 或 Brotli 等压缩算法减少传输的数据量。
- 合理的请求合并:将多个请求合并为一个请求,减少请求次数。
- 使用 CDN:将静态资源放在内容分发网络上,减少延迟。
- 动态调整包大小:根据网络状况动态调整数据包的大小,以提高传输效率。
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4. 关闭连接
关闭连接是网络请求的最后一步,它涉及到连接的终止和资源的释放。
耗时因素
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连接关闭的延迟:在TCP协议中,关闭一个连接需要进行四次挥手,这个过程会产生一定的延迟。如果网络延迟高或者服务器响应慢,那么关闭连接的时间就会增加。
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可能的重传和确认延迟:在网络通信中,如果数据包在传输过程中丢失,那么就需要进行重传。同时,接收方需要发送确认信息来确认已经收到数据包。这两个过程都可能产生延迟。如果网络条件不好,数据包丢失的概率就会增加,从而导致重传和确认延迟增加。
优化措施
- 主动关闭连接:确保客户端在完成数据交互后及时关闭连接,减少资源占用。
- 使用 TCP FIN-WAIT-2 状态的优化:通过合理的超时设置,避免长时间占用连接。
- 使用 QUIC 协议:QUIC 协议在连接关闭时具有更快的性能表现。
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总结
网络优化的核心在于减少每个步骤的耗时,同时确保在速度、稳定性和安全性之间取得平衡。通过对每个步骤的深入分析和优化,可以显著提升用户体验,尤其是在网络条件不佳的环境下。网络优化是一个持续的过程,需要不断地监控、测试和调整,以适应网络环境和用户需求的变化。