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讀懂 HTTP/2 特性

發布時間:2020-06-17 15:39:36 來源:網絡 閱讀:272 作者:吳金瑞 欄目:建站服務器

HTTP/2 是 HTTP 協議自 1999 年 HTTP 1.1 發布后的首個更新,主要基于 SPDY 協議。由互聯網工程任務組(IETF)的 Hypertext Transfer Protocol Bis(httpbis)工作小組進行開發。該組織于2014年12月將HTTP/2標準提議遞交至IESG進行討論,于2015年2月17日被批準。HTTP/2標準于2015年5月以RFC 7540正式發表。

那 HTTP/2 到底有哪些具體變化呢?

二進制分幀

先來理解幾個概念:

幀:HTTP/2 數據通信的最小單位消息:指 HTTP/2 中邏輯上的 HTTP 消息。例如請求和響應等,消息由一個或多個幀組成。

流:存在于連接中的一個虛擬通道。流可以承載雙向消息,每個流都有一個唯一的整數ID。

HTTP/2 采用二進制格式傳輸數據,而非 HTTP 1.x 的文本格式,二進制協議解析起來更高效。 HTTP / 1 的請求和響應報文,都是由起始行,首部和實體正文(可選)組成,各部分之間以文本換行符分隔。HTTP/2 將請求和響應數據分割為更小的幀,并且它們采用二進制編碼。

HTTP/2 中,同域名下所有通信都在單個連接上完成,該連接可以承載任意數量的雙向數據流。每個數據流都以消息的形式發送,而消息又由一個或多個幀組成。多個幀之間可以亂序發送,根據幀首部的流標識可以重新組裝。

多路復用

多路復用,代替原來的序列和阻塞機制。所有就是請求的都是通過一個 TCP連接并發完成。 HTTP 1.x 中,如果想并發多個請求,必須使用多個 TCP 鏈接,且瀏覽器為了控制資源,還會對單個域名有 6-8個的TCP鏈接請求限制,如下圖,紅色圈出來的請求就因域名鏈接數已超過限制,而被掛起等待了一段時間:

在 HTTP/2 中,有了二進制分幀之后,HTTP /2 不再依賴 TCP 鏈接去實現多流并行了,在 HTTP/2中:

  • 同域名下所有通信都在單個連接上完成。

  • 單個連接可以承載任意數量的雙向數據流。

  • 數據流以消息的形式發送,而消息又由一個或多個幀組成,多個幀之間可以亂序發送,因為根據幀首部的流標識可以重新組裝。

這一特性,使性能有了極大提升:

  • 同個域名只需要占用一個 TCP 連接,消除了因多個 TCP 連接而帶來的延時和內存消耗。

  • 單個連接上可以并行交錯的請求和響應,之間互不干擾。

  • 在HTTP/2中,每個請求都可以帶一個31bit的優先值,0表示最高優先級, 數值越大優先級越低。有了這個優先值,客戶端和服務器就可以在處理不同的流時采取不同的策略,以最優的方式發送流、消息和幀。

服務器推送

服務端可以在發送頁面HTML時主動推送其它資源,而不用等到瀏覽器解析到相應位置,發起請求再響應。例如服務端可以主動把JS和CSS文件推送給客戶端,而不需要客戶端解析HTML時再發送這些請求。

服務端可以主動推送,客戶端也有權利選擇是否接收。如果服務端推送的資源已經被瀏覽器緩存過,瀏覽器可以通過發送RST_STREAM幀來拒收。主動推送也遵守同源策略,服務器不會隨便推送第三方資源給客戶端。

頭部壓縮

HTTP 1.1請求的大小變得越來越大,有時甚至會大于TCP窗口的初始大小,因為它們需要等待帶著ACK的響應回來以后才能繼續被發送。HTTP/2對消息頭采用HPACK(專為http/2頭部設計的壓縮格式)進行壓縮傳輸,能夠節省消息頭占用的網絡的流量。而HTTP/1.x每次請求,都會攜帶大量冗余頭信息,浪費了很多帶寬資源。

HTTP每一次通信都會攜帶一組頭部,用于描述這次通信的的資源、瀏覽器屬性、cookie等,例如

為了減少這塊的資源消耗并提升性能, HTTP/2對這些首部采取了壓縮策略:

  • HTTP/2在客戶端和服務器端使用“首部表”來跟蹤和存儲之前發送的鍵-值對,對于相同的數據,不再通過每次請求和響應發送;

  • 首部表在HTTP/2的連接存續期內始終存在,由客戶端和服務器共同漸進地更新;

  • 每個新的首部鍵-值對要么被追加到當前表的末尾,要么替換表中之前的值。

例如:下圖中的兩個請求, 請求一發送了所有的頭部字段,第二個請求則只需要發送差異數據,這樣可以減少冗余數據,降低開銷。

我們來看一個實際的例子,下面是用WireShark抓取的訪問google首頁的包: 

上圖是是訪問 抓到的第一個請求的頭部,可以看到頭部的內容,總共占用了437 bytes,我們選中頭部的cookie,可以看到cookie總共占用了118 bytes。接下來我們看看第二個請求的頭部:

從上圖可以看到,得益于頭部壓縮,第二個請求中cookie只占用了1個字節,我們來看看變化了的Accept字段: 

由于Accept字段與請求一中的內容不同,需要發送給服務器,所以占用了29 bytes

    

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