1. 什么是 Web 服务器

Web 服务器一般有两层意思^[1]：

硬件：指一台存储了网络服务器软件以及网站文件（比如 HTML、图片、CSS 和 JavaScript）的计算机，可以有多个网站。
软件：控制用户从服务器硬件上获取文件的软件。当浏览器（客户端）连到服务器上并请求文件时，Web 服务器软件将处理该请求并将所请求的文件发回到该浏览器上。Web 服务器使用 HTTP（超文本传输协议）与客户机浏览器进行信息交流，故人们常把它们称为 HTTP 服务器。Web 服务器不仅能够存储信息，还能在用户通过Web浏览器提供的信息的基础上运行脚本和程序。一些常见的 http 服务器有 Apache, IIS, NGINX，Node.js 等。

2. 工作原理

Web服务器的工作原理一般分成如下4个步骤：连接过程、请求过程、应答过程以及关闭连接。简而言之：当浏览器需要一个托管在网络服务器上的文件时，浏览器发送 HTTP request 索要这个文件。当这个请求到达正确的网络服务器（硬件），HTTP 服务器（软件）收到这个请求，找到这个被请求的文档（如果这个文档不存在，那么将返回一个 404 响应），并把这个文档通过 HTTP response 返回给浏览器。

2.1. 客户端发送请求

客户端（通过浏览器）和 Web 服务器建立 TCP 连接，连接建立后，向 Web 服务器发出访问请求（如 GET）。根据 HTTP 协议，该请求中包含了浏览器的类型、请求的 URL 等一系列信息。

如下示例中展示了客户端通过 GET 请求向服务器索要 /sample.html 文件中发送的 http request 部分内容。

更多关于 HTTP 报文格式的知识，详见此文「Web Server 101: HTTP 报文解析」。

GET /sample.html HTTP/1.1
Host: localhost:4000
Connection: keep-alive
sec-ch-ua: "Google Chrome";v="87", " Not;A Brand";v="99", "Chromium";v="87"
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 11_1_0) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/87.0.4280.141 Safari/537.36
...

2.2. 服务器解析请求

Web 服务器对请求按照 HTTP 协议进行解析来确定进一步的动作，涉及的内容有：方法（GET）、URL（/sample.html）和浏览器使用的协议（HTTP/1.1）。完成解析后，Web 服务器根据需要去读取请求的其它部分。

2.3. 完成请求的动作

若无错误出现，Web 服务器将执行请求所要求的动作 —— 获取（GET）一个名为 sample.html 的文档。Web 服务器受限在其文档树中搜索请求的文件（/sample.html），这是由服务器机器上作为操作系统一部分的文件系统完成的。若文件能找到并可正常读取，则服务器将把它返回给客户。

2.3.1. 成功实例

假设文件已经找到，Web服务器发送一个状态码及一些描述信息：状态码 200 表示一切都OK，随后发出用户请求的文档。因为发送的信息是 HTML 文档，所以 Content-type 取值为 text/html，文档长为 56768 个字节，所以 Content-type 取 56768 。服务器软件的标识及文件的时间属性信息也被包含在 http header 中。

HTTP/1.1 200 OK
X-Powered-By: Hexo
Content-Type: text/html
Date: Mon, 25 Jan 2021 01:41:29 GMT
Connection: keep-alive
Content-Length: 56768

2.3.2. 失败实例

如果请求的文件没有找到或找到但无法读取，则请求无法满足。这时将返回不同于 200 的状态码。最常见的问题是请求中的文件名拼写有误，所以服务器无法找到该文件。这种情况下，服务器将发送 404 状态码给客户。

更多关于 HTTP 状态码的知识，详见此文「Web Server 101: HTTP 报文解析」。

HTTP/1.1 404 Not Found
X-Powered-By: Hexo
Content-Security-Policy: default-src 'none'
X-Content-Type-Options: nosniff
Content-Type: text/html; charset=utf-8
Date: Mon, 25 Jan 2021 01:35:37 GMT
Connection: keep-alive
Content-Length: 356
...