浅谈HTPP2

SimonLiang
687 阅读5分钟

HTTP2是什么


HTTP/2 是 HTTP 网络协议的一个重要版本。 HTTP / 2的主要目标是通过启用完整的请求和响应多路复用来减少 延迟，通过有效压缩HTTP标头字段来最小化协议开销，并增加对请求优先级和服务器推送的支持。

HTTP2的改进

队头压缩


在现在的网站中，每个页面的请求都很多。而每个请求，很多时候会存在头部数据比请求数据好几倍的情况，如我司的请求（下图fiddler抓包），为了请求645字节的数据，请求头和响应头要发送1270+156字节的数据。这样其实造成了极大的浪费。

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而HTTP/2带了头部压缩很有效的解决了这个问题，如我司的同一个请求（下图为wireshark抓包，如何用wireshark抓取HTTP2包可以看另外一篇文章），可以把头部字节长度压缩到548字节。
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那HTTP/2怎么优化头部数据的呢？技术原理主要通过在客户端和服务端之间，通过静态字典、动态字典和基于静态哈夫曼码表的哈夫曼编码来优化。
我们用一次请求来看看其中压缩的原理，如下图所示：

  1. 我们有一次请求，头部字段Request headers如图所示；
  2. 先在静态字典Static table（完整表格在这里）中寻找完全匹配的键值对，把对应的转化为索引值，如:method GET、:scheme https分别转化为2、7
  3. 部分键匹配或部分键值对都不匹配，通过哈夫曼编码后，添加到动态字典Dynamic table中，如user-agent Mozilla/5.0...、:host example.com分别转为62和63；
  4. 部分键匹配或部分键值对都不匹配，只能通过**哈夫曼编码，**但不添加动态字典，如Huffman("/resource")，Huffman("/custom-hdr")，Huffman("/resource")；


提示：这里的哪些可以添加到动态字典，具体细节，可以参考：imququ.com/post/header…


多路复用


HTTP/1.1是基于请求-响应模型，意味着后面的请求必须等待前面的请求的返回才能执行，这就叫队头阻塞。而在HTTP/2中，多路复用特性就解决了这个问题，多个请求可以同时在同一个连接中并行执行，两者对比如下图所示。

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更直观的可以看Chrome的Network，下图是我司项目某一页面的请求对比，可以看出在图的右侧中，由于浏览器HTTP/1.1一次只能同时请求6-8个的原因，后面的请求被前面的请求阻塞了，而HTTP/2很好地解决了这个问题。
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那HTTP/2是怎么实现多路复用的呢？

  1. 首先，HTTP/2会把报文全部变成二进制格式的01串，再把原本Headers +  Body 的报文格式分成了一个个的二进制帧，帧头存放头部字段，而帧体存放实体数据，每一个帧组成如下图所示。帧长度指帧体的长度；帧类型指明是当前帧是数据帧还是控制帧，前者存放HTTP报文，后者管理传输；标志位，常用的有END_HEADERS（表示头数据结束）、END_STREAM（表示单方向数据发送结束）；流标识符（Stream ID），作为流的唯一标识，接收方能从乱序的二进制帧中选择出 ID 相同的帧，按顺序组装成请求/响应报文。

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  1. 然后再看看传输过程（这个二进制帧的传输我们称为流）。我们从最简单的请求-响应看看这个过程（如下图）：
    • 开始客户端和服务端都是是空闲状态；
    • 客户端发送Header帧（帧头）后，分配Stream ID，客户端的流主动打开，而服务端收到后流被动打开；
    • 这个时候可以互相传输数据帧和控制帧；
    • 当客户端希望关闭流发送，发送END_STREAM帧来告诉客户端，这时候客户端不再发送，服务端收到后也不再接受；
    • 当服务端希望关闭流发送，发送END_STREAM帧来告诉客户端，这时候服务端完全关闭，客户端也完全关闭。

  1. 正因为有这样的流状态变化过程，一次连接是可以同时发送多个二进制帧，意味着可以同时发送多个请求，只要通过Steam ID重新组合成对应的请求报文和响应报文就可以了。

服务端推送

服务端推送就是通过已开启的连接，服务端可以主动推送资源到客户端。比如比较推荐的标识依赖资源，在我们要请求的HTML文件上写上：

<link rel="preload" href="push.css" as="style">

，服务器收到请求后，在返回HTML的基础上，再推送请求的css，这样就可以减少客户端的访问延时。

HTTP2的使用

  • 在支持方面，常见的服务器都支持了，配置也十分方便，但由于HTTP/2建立在TLS上面，需要网站支持上HTTPS，这个可能需要额外的成本（域名和证书）；而在浏览器支持上，除了IE和其他低版本版本浏览器不支持，其他浏览器都无问题的，哪怕浏览器不支持，用户也只会降到HTTP/1.1版本，不会访问不了网站；
  • 在使用方面，对于请求css或js不用再结合在一起，而可以正常分包，多路复用的特性让资源让请求不会阻塞；不用再使用域分片来突破请求数限制；在同一域名下，请求越多，对头部压缩的效率还更高。

参考


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