HTTP2协议分析
- HTTP2 没有改动 HTTP 的应用语义。 HTTP 方法、状态代码、URI 和标 头字段等核心概念一如往常。
- HTTP2 修改了数据格式化(分帧)以及在客户端与服务器间传输的方 式。这两点统帅全局,通过新的分帧层向我们的应用隐藏了所有复杂性。
- 由于HTTP2 引入了一个新的二进制分帧层,该层无法与之前的 HTTP 1.x 服务器和客户端向后兼容,因此协议的主版本提升到 HTTP2。
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HTTP2的特点:
- 使用二进制格式传输,更高效、更紧凑。
- 对报头压缩,降低开销。
- 多路复用,一个网络连接实现并行请求。
- 服务器主动推送,减少请求的延迟。
- 默认使用加密。
HTTP 2:二进制分帧层
- HTTP2 所有性能增强的核心在于新的二进制分帧 层,它定义了如何封装 HTTP 消息并在客户端与服 务器之间传输。
- 这里所谓的“层”指的是位于套接字接口与应用可见 的高级 HTTP API 之间一个经过优化的新编码机制。
- HTTP1.x 协议以换行符作为纯文本的分隔符,而 HTTP2 将所有传输的信息分割为更小的消息和 帧,并采用二进制格式对它们编码。
- 客户端和服务器会替我们完成必要的分帧工作。
HTTP 2:多路复用
- 在 HTTP 1.x 中,如果客户端要想发起多个并行请求以提升性能,则必须使 用多个 TCP 连接。这种模型也会导致队首阻塞,从而造成底层 TCP 连接的效率低下。
- 将 HTTP 消息分解为独立的帧,交错发送,然后在另一端重新组装是 HTTP 2 最重要的一项增强。这个机制会在整个网络技术栈中引发一系列连锁反 应,从而带来巨大的性能提升。
- 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。
- 使用一个连接并行发送多个请求和响应。
- 不必再为绕过 HTTP 1.x 限制而做很多工作
- 消除不必要的延迟和提高现有网络容量的利用率,从而减少页面加载时间。
HTTP 2:服务器推送
- HTTP 2 新增的另一个强大的新功能是,服务器可以对一个客户端请求发送多个响 应。 换句话说,除了对最初请求的响应外,服务器还可以向客户端推送额外资源,而无需客户端明确地请求。
- HTTP 2 打破了严格的请求-响应语义,支持一对多和服务器发起的推送工作流
- 服务器已经知道客户端下一步要请求什么资源,这时候服务器推送即可派上用场。
- 推送资源可以进行以下处理:
- 由客户端缓存
- 在不同页面之间重用
- 与其他资源一起复用
- 由服务器设定优先级
- 被客户端拒绝
HTTP2的伪头字段
- 伪头部字段是http2内置的几个特殊的以”:”开始的 key,用于替代HTTP/1.x中请求行/响应行中的信 息,比如请求方法,响应状态码等
- :method 目标URL模式部分(请求)
- :scheme 目标URL模式部分(请求)
- :authority 目标RUL认证部分(请求)
- :path 目标URL的路径和查询部分(绝对路径 产生式和一个跟着"?"字符的查询产生式)。 (请求)
- :status 响应头中的HTTP状态码部分(响应)
了解HTTP 3
- 运行在 QUIC 之上的 HTTP 协议被称为 HTTP/3(HTTP-over-QUIC)
- QUIC 协议(Quick UDP Internet Connection)基于 UDP,正是看中了 UDP 的速度与效率。同时 QUIC 也整合了 TCP、TLS 和 HTTP/2 的优 点,并加以优化。
- 特点:
- 减少了握手的延迟(1-RTT 或 0-RTT)
- 多路复用,并且没有 TCP 的阻塞问题
- 连接迁移,(主要是在客户端)当由 Wifi 转移到 4G 时,连接不 会被断开。
- HTTP 3与HTTP 1.1和HTTP 2没有直接的关系,也不是http2的扩展
- HTTP 3将会是一个全新的WEB协议
- HTTP 3目前处于制订和测试阶段
- www.chromium.org/quic
队首阻塞问题
- HTTP/1.1 和 HTTP/2 都存在队头阻塞问题(Head of line blocking)
- HTTP/1.1 的队头阻塞。一个 TCP 连接同时传输 10 个请求,其中第 1、2、3 个请求已被客户端接收,但第 4 个请求丢失,那么后面第 5 - 10 个请求都被阻塞,需要等第 4 个请求处理完毕才能被处理,这样 就浪费了带宽资源。
- HTTP/2 的多路复用虽然可以解决“请求”这个粒度的阻塞,但 HTTP/2 的基础 TCP 协议本身却也存在着队头阻塞的问题。
- 由于 HTTP/2 必须使用 HTTPS,而 HTTPS 使用的 TLS 协议也存在队 头阻塞问题。
- 队头阻塞会导致 HTTP/2 在更容易丢包的弱网络环境下比 HTTP/1.1 更慢。
- 那 QUIC 解决队头阻塞问题的的方法:
- QUIC 的传输单元是 Packet,加密单元也是 Packet,整个加密、 传输、解密都基于 Packet,这样就能避免 TLS 的队头阻塞问题;
- QUIC 基于 UDP,UDP 的数据包在接收端没有处理顺序,即使中间 丢失一个包,也不会阻塞整条连接,其他的资源会被正常处理。