第四节课之HTTP协议

HTTP协议

定义 HTTP的全称为超文本传输协议(Hypertext Transfer Protocol)。其中，超文本表示的是文本数据的拓展，包括图片、视频等文件；协议则能明确数据流边界，并携带信息，这可以简化为四部分内容：协议开始、协议元数据、文本、协议结束。

协议内容 首先是请求行或状态行，请求行应包括方法名、URL和协议版本，状态行则有协议版本、状态码和状态描述。常见的方法有 GET ， HEAD ， POST 等，状态码则有信息类，成功，重定向等。其次是请求头或响应头，它们都应有协议约定或业务相关的内容。最后则是请求体或响应体。一个完整的请求协议示例如下。首行和末行分别为请求行和请求体，其余则为请求头。

POST /a/b/c HTTP/1.1
Who: Alex
Content-Type: text/plain
Host: 127.0.0.1:8888
Content-Length: 28

Let's watch a movie together

对应的响应协议示例如下。

HTTP/1.1 200 OK
Server: hertz
Date: Sun, 20 Aug 2023 22:42:13 GMT
Content-Type: text/plain; charset=utf-8
Content-Length: 2
Upstream-Caught: 1650541592984580

OK

而Go语言开发中，实现这样一个响应可以采用如下代码。

package main

import (
    "context"
    "code.byted.org/middleware/hertz/pkg/app"
    "code.byted.org/middleware/hertz/pkg/app/server"
)

func main() {
    h := server.New()

    h.POST("/a/b/c", func(c context.Context, ctx *app.RequestContext) {
        ctx.Data(200, "text/plain; charset=utf-8", []byte("OK"))
    })

    h.Spin()
}

请求流程 流程一般经过五层，由上至下分别为：业务层、服务治理层或中间层、路由层、协议编解码层和传输层。
问题 HTTP1存在队头阻塞，传输效率低和明文传输导致的不安全问题。 HTTP2解决了部分问题，实现了多路复用，头部压缩和二进制协议。 QUIC则基于UDP实现，进一步解决了队头阻塞，并加密减少握手次数和支持快速启动。

HTTP框架设计

分层分层设计的专注性、扩展性和复用性有利于开发，这样的高内聚低耦合系统可以更轻松地开发较大的项目。
应用层 应用层设计应注重提供合理的API。该接口需要保持可理解性，简单性，冗余性，兼容性，可测性和可见性。如 ctx.Body() 就是一个简单易理解的函数；为了保持简单性，我们可以将 ctx.Request.Header.Peek(key) 的调用简化为 ctx.GetHeader(key) 。
中间件 中间件应满足需求包括：配合Handler实现一个完整的请求处理生命周期，拥有预处理逻辑与后处理逻辑，可以注册多中间件，对上层模块用户逻辑模块易用。一个典型的模型设计为洋葱模型，请求分别经过日志、Metrics到达业务处理，响应再从中经过Metrics和日志传出，这实现了核心逻辑与通用逻辑分离。一个典型的中间件就像调用一个函数。
```
func Middleware (some param) {
    // some logic for pre-handle

    Next()

    // some logic for after-handle
}
```
用户若不主动调用下一处理函数，则可以通过如下方式在任何场景下保证索引递增。
```
func (ctx *RequestContext) Next() {
    ctx.index++
    for ctx.index < int8(len(ctx.handlers)) {
        ctx.handlers[ctx.index]()
        ctx.index++
    }
}
```
当异常出现需要停止时，我们可以通过设置索引边界的方式作为异常。
```
func (ctx *RequestContext) Abort() {
    ctx.index = IndexMax
}
```
在调用时，需注意后处理逻辑或需要在同一调用栈的中间件都应调用Next，一般仅初始化逻辑且不需要在同一调用栈时才不调用Next。
路由路由实际上就是为URL匹配对应的处理函数。路由的形式包括形如 /a/b/c 的静态路由和 /a/:id/c 或 /*all 的参数路由。除此之外，路由还应有路由修复的功能，如将 /a/b 和 /a/b/ 对应起来为了处理多种路由，一般采用前缀匹配树的数据结构进行路由匹配。为了匹配HTTP方法，则在外层使用Map结构，根据method进行初步筛选，再进入前缀树匹配。

协议层 在这一层，可以抽象出合适的接口如下。

type Server interface {
    Serve(c context.Context, conn network.Conn) error
}

网络层 网络层的设计一般有两种，首先是会阻塞的BIO。

go func() {
    for {
        conn, _ := listener.Accept()
        go func() {
            conn.Read(request)
            
            // handle...

            conn.Write(response)
        }()
    }
}()

NIO相比于前者，可以避免读取数据阻塞等待过久的问题。

go func() {
    for {
        readableConns, _ := Monitor(conns)
        for conn := range readableConns {
            go func() {
                conn.Read(request)
            
                // handle...
            
                conn.Write(response)
            }()
        }
    }
}()

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