HTTP/1:HTTP性能优化

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超文本传输协议 HTTP/0.9

HTTP/0.9 实现有以下三个特点。

第一个是只有一个请求行,并没有HTTP 请求头和请求体,因为只需要一个请求行就可以完整表达客户端的需求了。

第二个是服务器也没有返回头信息,这是因为服务器端并不需要告诉客户端太多信息,只需要返回数据就可以了。

第三个是返回的文件内容是以 ASCII 字符流来传输的,因为都是 HTML 格式的文件,所以使用 ASCII 字节码来传输是最合适的。

被浏览器推动的 HTTP/1.0

在浏览器中展示的不单是 HTML 文件了,还包括了 JavaScript、CSS、图片、音频、视频等不同类型的文件。因此支持多种类型的文件下载是 HTTP/1.0 的一个核心诉求,而且文件格式不仅仅局限于 ASCII 编码,还有很多其他类型编码的文件。

HTTP/1.0 引入了请求头和响应头,它们都是以为 Key-Value 形式保存的,在 HTTP 发送请求时,会带上请求头信息,服务器返回数据时,会先返回响应头信息。

那 HTTP/1.0 是怎么通过请求头和响应头来支持多种不同类型的数据呢?

HTTP/1.0 的方案是通过请求头和响应头来进行协商,在发起请求时候会通过 HTTP 请求头告诉服务器它期待服务器返回什么类型的文件、采取什么形式的压缩、提供什么语言的文件以及文件的具体编码。

有的请求服务器可能无法处理,或者处理出错,这时候就需要告诉浏览器服务器最终处理该请求的情况,这就引入了状态码。状态码是通过响应行的方式来通知浏览器的。

缝缝补补的 HTTP/1.1

  1. 改进持久连接

HTTP/1.0 每进行一次 HTTP 通信,都需要经历建立 TCP 连接、传输 HTTP 数据和断开 TCP 连接三个阶段。HTTP/1.1 中增加了持久连接的方法,它的特点是在一个 TCP 连接上可以传输多个 HTTP 请求,只要浏览器或者服务器没有明确断开连接,那么该 TCP 连接会一直保持。 HTTP 的持久连接可以有效减少 TCP 建立连接和断开连接的次数,这样 的好处是减少了服务器额外的负担,并提升整体 HTTP 的请求时长。

持久连接在 HTTP/1.1 中是默认开启的,所以你不需要专门为了持久连接去 HTTP 请求头设置信息,如果你不想要采用持久连接,可以在 HTTP 请求头中加上Connection: close。目前浏览器中对于同一个域名,默认允许同时建立 6 个 TCP 持久连接。

  1. 不成熟的 HTTP 管线化

持久连接虽然能减少 TCP 的建立和断开次数,但是它需要等待前面的请求返回之后,才能进行下一次请求。如果 TCP 通道中的某个请求因为某些原因没有及时返回,那么就会阻塞后面的所有请求,这就是著名的队头阻塞的问题。

HTTP/1.1 中试图通过管线化的技术来解决队头阻塞的问题。HTTP/1.1 中的管线化是指将多个 HTTP 请求整批提交给服务器的技术,虽然可以整批发送请求,不过服务器依然需要根据请求顺序来回复浏览器的请求。

FireFox、Chrome 都做过管线化的试验,但是由于各种原因,它们最终都放弃了管线化技术。

  1. 提供虚拟主机的支持

在 HTTP/1.0 中,每个域名绑定了一个唯一的 IP 地址,因此一个服务器只能支持一个域名。但是随着虚拟主机技术的发展,需要实现在一台物理主机上绑定多个虚拟主机,每个虚拟主机都有自己的单独的域名,这些单独的域名都公用同一个 IP 地址。

因此,HTTP/1.1 的请求头中增加了Host 字段,用来表示当前的域名地址,这样服务器就可以根据不同的 Host 值做不同的处理。

  1. 对动态生成的内容提供了完美支持

在设计 HTTP/1.0 时,需要在响应头中设置完整的数据大小,如Content-Length: 901,这样浏览器就可以根据设置的数据大小来接收数据。不过随着服务器端的技术发展,很多页面的内容都是动态生成的,因此在传输数据之前并不知道最终的数据大小,这就导致了浏览器不知道何时会接收完所有的文件数据。

HTTP/1.1 通过引入Chunk transfer 机制来解决这个问题,服务器会将数据分割成若干个任意大小的数据块,每个数据块发送时会附上上个数据块的长度,最后使用一个零长度的块作为发送数据完成的标志。这样就提供了对动态内容的支持。

  1. 客户端 Cookie、安全机制

除此之外,HTTP/1.1 还引入了客户端 Cookie 机制和安全机制。

总结:HTTP 是浏览器和服务器的通信语言,然后我们从需求演变的角度追溯了 HTTP 的发展史,在诞生之初的 HTTP/0.9 因为需求简单,所以和服务器之间的通信 过程也相对简单。

由于万维网的快速崛起,带来了大量新的需求,其中最核心的一个就是需要支持多种类型的文件下载, 为此 HTTP/1.0 中引入了请求头和响应头。在支持多种类型文件下载的基础之 上,HTTP/1.0 还提供了 Cache 机制、用户代理、状态码等一些基础信息。

但随着技术和需求的发展,人们对文件传输的速度要求越来越高,故又基于 HTTP/1.0 推出了 HTTP/1.1,增加了持久连接方法来提升连接效率,同时还尝试使用管线化技术提升效率 (不过由于各种原因,管线化技术最终被各大厂商放弃了)。除此之外,HTTP/1.1 还引入了 Cookie、虚拟主机的支持、对动态内容的支持等特性。

虽然 HTTP/1.1 在 HTTP/1.0 的基础之上做了大量的优化,但是由于一些效率问题始终很难解决,所以最终还是被 HTTP/2 所取代。