HTTP2

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前言:

    HTTP/2 相对比 HTTP/1 或 HTTP/1.1,可以说很大幅度的提升了网页的性能,只需要升级协议就能做到这类优化。

    虽然HTTP/2提升了网站的性能,但他也并非完美,因此出现了HTTP/3。

    这也算是一个面试题吧....之前没面试官问到了,幸好会加載中...


什么是HTTP协议:

    HTTP协议是HyperText Transfer Protocol(超文本传输协议)的缩写,它是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。所有的WWW文件都必须遵守这个标准。伴随着计算机网络和浏览器的诞生,HTTP1.0也随之而来,处于计算机网络中的应用层,HTTP是建立在TCP协议之上,所以HTTP协议的瓶颈及其优化技巧都是基于TCP协议本身的特性,例如tcp建立连接的3次握手和断开连接的4次挥手以及每次建立连接带来的RTT延迟时间。


HTTP/1.x的缺陷

  • 连接无法复用:连接无法复用会导致每次请求都经历三次握手和慢启动。三次握手在高延迟的场景下影响较明显,慢启动则对大量小文件请求影响较大(没有达到最大窗口请求就被终止)。

    • HTTP/1.0传输数据时,每次都需要重新建立连接,增加延迟。
    • HTTP/1.1虽然加入keep-alive可以复用一部分连接,但域名分片等情况下仍然需要建立多个connection,耗费资源,给服务器带来性能压力。
    • 协议开销大: HTTP1.x在使用时,header里携带的内容过大,在一定程度上增加了传输的成本,并且每次请求header基本不怎么变化,尤其在移动端增加用户流量。
    • 安全因素:HTTP1.x在传输数据时,所有传输的内容都是明文,客户端和服务器端都无法验证对方的身份,这在一定程度上无法保证数据的安全性


SPDY 协议

    因为HTTP/1.x的问题,我们会引入雪碧图、将小图内联、使用多个域名等等的方式来提高性能。不过这些优化都绕开了协议,直到2009年,谷歌公开了自行研发的 SPDY 协议,主要解决HTTP/1.1效率不高的问题。谷歌推出SPDY,才算是正式改造HTTP协议本身。降低延迟,压缩header等等,SPDY的实践证明了这些优化的效果,也最终带来HTTP/2的诞生。

SPDY 协议在Chrome浏览器上证明可行以后,就被当作 HTTP/2 的基础,主要特性都在 HTTP/2 之中得到继承。


HTTP/2 简介

    2015年,HTTP/2 发布。HTTP/2是现行HTTP协议(HTTP/1.x)的替代,但它不是重写,HTTP方法/状态码/语义都与HTTP/1.x一样。HTTP/2基于SPDY3,专注于性能,最大的一个目标是在用户和网站间只用一个连接(connection)。

HTTP/2由两个规范(Specification)组成:

  1. Hypertext Transfer Protocol version 2 - RFC7540
  2. HPACK - Header Compression for HTTP/2 - RFC7541


1.二进制传输

    HTTP/2 采用二进制格式传输数据,而非 HTTP 1.x 的文本格式,二进制协议解析起来更高效。 HTTP / 1 的请求和响应报文,都是由起始行,首部和实体正文(可选)组成,各部分之间以文本换行符分隔。HTTP/2 将请求和响应数据分割为更小的帧,并且它们采用二进制编码


2.多路复用

    在 HTTP/2 中引入了多路复用的技术。多路复用很好的解决了浏览器限制同一个域名下的请求数量的问题,同时也接更容易实现全速传输,毕竟新开一个 TCP 连接都需要慢慢提升传输速度。

大家可以通过 该链接 直观感受下 HTTP/2 比 HTTP/1 到底快了多少。

在 HTTP/2 中,有了二进制分帧之后,HTTP /2 不再依赖 TCP 链接去实现多流并行了,在 HTTP/2中:

  • 同域名下所有通信都在单个连接上完成。
  • 单个连接可以承载任意数量的双向数据流。
  • 数据流以消息的形式发送,而消息又由一个或多个帧组成,多个帧之间可以乱序发送,因为根据帧首部的流标识可以重新组装。

这一特性,使性能有了极大提升:

  • 同个域名只需要占用一个 TCP 连接,使用一个连接并行发送多个请求和响应,消除了因多个 TCP 连接而带来的延时和内存消耗。
  • 并行交错地发送多个请求,请求之间互不影响。
  • 并行交错地发送多个响应,响应之间互不干扰。
  • 在HTTP/2中,每个请求都可以带一个31bit的优先值,0表示最高优先级, 数值越大优先级越低。有了这个优先值,客户端和服务器就可以在处理不同的流时采取不同的策略,以最优的方式发送流、消息和帧。

3.Header 压缩

在 HTTP/1 中,我们使用文本的形式传输 header,在 header 携带 cookie 的情况下,可能每次都需要重复传输几百到几千的字节。

为了减少这块的资源消耗并提升性能, HTTP/2对这些首部采取了压缩策略:

  • HTTP/2在客户端和服务器端使用“首部表”来跟踪和存储之前发送的键-值对,对于相同的数据,不再通过每次请求和响应发送;
  • 首部表在HTTP/2的连接存续期内始终存在,由客户端和服务器共同渐进地更新;
  • 每个新的首部键-值对要么被追加到当前表的末尾,要么替换表中之前的值

例如下图中的两个请求, 请求一发送了所有的头部字段,第二个请求则只需要发送差异数据,这样可以减少冗余数据,降低开销

4.Server Push

Server Push即服务端能通过push的方式将客户端需要的内容预先推送过去,也叫“cache push”。

可以想象以下情况,某些资源客户端是一定会请求的,这时就可以采取服务端 push 的技术,提前给客户端推送必要的资源,这样就可以相对减少一点延迟时间。当然在浏览器兼容的情况下你也可以使用 prefetch。
例如服务端可以主动把JS和CSS文件推送给客户端,而不需要客户端解析HTML时再发送这些请求。

服务端可以主动推送,客户端也有权利选择是否接收。如果服务端推送的资源已经被浏览器缓存过,浏览器可以通过发送RST_STREAM帧来拒收。主动推送也遵守同源策略,换句话说,服务器不能随便将第三方资源推送给客户端,而必须是经过双方确认才行。


HTTP2配置方法:

nginx配置方法: 访问

apache配置方法: 访问




ps:本文大部分内容来自网络

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