网络协议-HTTP性能优化篇

HTTP/1协议

1. 缓存的工作原理

强缓存

• Expires：值为服务器返回的过期时间，浏览器再次加载资源时，如果在这个过期时间内，则命中强缓存。（HTTP1.0的属性，缺点是客户端和服务器时间不一致会导致命中误差）

• Cache-Control：HTTP1.1属性，优先级更高，以下为常用属性

  • no-store： 禁用缓存
  • no-cache：不使用强缓存，每次需向服务器验证缓存是否失效
  • private/public：private指的单个用户，public可以被任何中间人、CDN等缓存
  • max-age=：max-age是距离请求发起的时间的秒数
  • must-revalidate：在缓存过期前可以使用，过期后必须向服务器验证

• Pragma：

  • no-cache：效果和cache-control等no-cache一致。 优先级Pragma > Cache-Control > Expires

强缓存的资源存储位置

状态	Network - Size	含义
200	from memory cache	不请求网络资源，资源在内存， 一般是脚本、字体、图片，浏览器关闭，数据将被释放
200	from disk cache	请求网络资源，资源在磁盘， 一般是css等，关闭数据还在
200	资源大小	从服务器下载最新资源
304	报文大小	请求服务端发现资源未更新，使用本地资源

协商缓存

• 验证响应：
  • 验证是通过使用包含 If-Modified-Since 或 If-None-Match 请求标头的条件请求完成的；
  • 一般使用Last-Modified/If-Modified-Since请求标头；
    • 如果请求的资源已更新，客户端将收到 200 OK 响应，否则，如果请求的资源尚未更新，则会收到 304 Not Modified 响应。
  • 时间格式复杂且难以解析，分布式服务器难以同步文件更新时间。为了解决这些问题，使用ETag/If-None-Match请求标头。
• 强制重新验证：
  • 响应中添加 Cache-Control: no-cache 以及 Last-Modified 和 ETag

用户行为对强缓存和协商缓存的影响

用户操作	Expires/cache-control	Last-modified/Etag
地址栏回车 页面链接跳转 新开窗口 前进、后退	有效	有效
F5刷新	无效	有效
Ctrl + F5刷新（强制刷新）	无效	无效

2. 解决缓存不一致的乐观锁

• Web并发解决方案-乐观锁，例如：并发提交新文档

3. 设置依赖资源间的过期时间

背景

缓存引发的不一致问题, 例如：html、css、js缓存页面显示不一致

解决方法

• HTML expire in 10s
• CSS、JS never expire

4. 开启多线程下载及断点续传

• 206 Partial Content: 返回完整包体的部分内容
• 416 Range Not Satisfiable: 请求的Range范围与实际的资源大小不匹配
• 200 Ok: 服务器不支持Range请求，故直接返回完整的包体
• 412 Precondition Failed: 客户端缓存资源的Etag(指纹)与当前最新资源不再匹配

5. HTTP资源压缩传输

Nginx配置

gzip on;                   #是否开启gzip模块 on表示开启 off表示关闭 
gzip_buffers 4 16k;        #设置压缩所需要的缓冲区大小 
gzip_comp_level 6;         #压缩级别1-9，数字越大压缩的越好，也越占用CPU时间 
gzip_min_length 100k;      #设置允许压缩的最小字节 
gzip_http_version 1.1;     #设置压缩http协议的版本,默认是1.1 
gzip_types text/plain text/css application/json application/x-javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;    #设置压缩的文件类型 
gzip_vary on;              #加上http头信息
Vary: Accept-Encoding      #给后端代理服务器识别是否启用 gzip 压缩

HTTP/2协议有哪些优点

HTTP2 Frame格式

• 不会被CRLF攻击：因为不是\r\n分隔语句，Length分隔语句，1k为一帧
• Type: 0为Body帧；1为Header帧；3为RST帧，不要后面的响应
• Stream Identifier 单数（1、3、5、7、9）为客户端发送请求，双数（2、4、6、8、10）为服务器主动发送

总结

• HTTP2通过Frame帧对消息进行了二进制编码，更有效率
• 通过虚拟的Stream层，HTTP2实现了应用层的多路复用功能
• 基于Stream的优先级，HTTP2可以分配资源的使用
• HTTP2可以运行在TCP协议上，也可以运行在TLS/SSL协议上
• Protobuf生成SDK后，可以提供更快速、压缩比更高的算法
• gRPC通过一系列规则，将包、类、错误码等编码进了HTTP2头部