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做者：蒋长浩javascript
Facebook的网站速度作为最关键的公司任务之一。在2009年，咱们成功地实现了Facebook网站速度提高两倍 。而正是咱们的工程师团队的几个关键的创新使它成为可能。在本文中，我将向你们介绍咱们的秘密武器之一，咱们称之为BigPipe的伟大底层技术。php
BigPipe是一个从新设计的基础动态网页服务体系。大致思路是，分解网页成叫作Pagelets的小块，而后经过Web服务器和浏览器创建管道并管理他们在不一样阶段的运行。这是相似于大多数现代微处理器的流水线执行过程：多重指令管线经过不一样的处理器执行单元，以达到性能的最佳。虽然BigPipe是对现有的服务网络基础过程的从新设计，但它却不须要改变现有的网络浏览器或服务器，它彻底使用PHP和JavaScript来实现。html
动机前端
为了更好的了解BigPipe，咱们须要了解一下现有的动态Web服务系统，它的历史能够追溯到万维网的初期，但如今与初期相比却并无多少改变。现代网站有着远远高于10年前的动态效果和互动性，但传统的网页服务系统早已没法跟上当今互联网速度的要求。在传统的模式，用户请求的生命周期以下：java
1. 浏览器发送一个HTTP请求到Web服务器。
2. Web服务器解析请求，而后读取数据存储层，制定一个HTML文件，并用一个HTTP响应把它发送到客户端。
3. HTTP响应经过互联网传送到浏览器。
4. 浏览器解析Web服务器的响应，使用HTML文件构建了一个的DOM树，而且下载引用的CSS和JavaScript文件。
5. CSS资源下载后，浏览器解析它们，并将它们应用到DOM树。
6. JavaScript资源下载后，浏览器解析并执行它们。node
传统模式在现代网站中效率是很是低下的，由于不少系统的操做顺序，不能互相重叠。一些如延时加载JavaScript、并行下载等优化技术已被网络社区普遍采用，以此来克服的一些限制。然而，这些优化却不多涉及Web服务器和浏览器的执行顺序形成的瓶颈。当Web服务器正忙生成一个页面，浏览器处于闲置状态，浪费其周期无所事事。当Web服务器完成生成页面，并将其发送到浏览器，浏览器则成为性能瓶颈而且Web服务器对其无从帮助。重叠Web服务器的生成时间与浏览器的渲染时间，咱们不只能够减小最终的时间延迟，也能使网页更早显示用户可见区域给用户，从而大大减小用户对延迟的感知。web
Web服务器的产生时间和浏览器的渲染时间重叠，是特别有用的，如Facebook这样内容丰富的网站。一个典型的Facebook的网页包含许多来源不一样的数据资料：好友名单，好友动态，广告等。在传统的网页呈现模式的用户将不得不等到这些查询数据都返回并生成最终文件，而后将其发送到用户的电脑。任何一个查询延迟都将拖慢整个最终文件的生成。编程
BigPipe如何工做浏览器
要利用该Web服务器和浏览器之间的并行性，BigPipe首先分解网页成多个可调用的Pagelets。正如流水线微处理器划分一个指令的生命周期为（如“取指令”，“指令解码”，“执行”，“写回寄存器”等）多个阶段，BigPipe的页面生成过程分为如下几个阶段：缓存
1. 请求解析：Web服务器解析和完整性检查的HTTP请求。
2. 数据获取：Web服务器从存储层获取数据。
3. 标记生成：Web服务器生成的响应的HTML标记。
4. 网络传输：响应从Web服务器传送到浏览器。
5. CSS的下载：浏览器下载网页的CSS的要求。
6. DOM树结构和CSS样式：浏览器构造的DOM文档树，而后应用它的CSS规则。
7. JavaScript中下载：浏览器下载网页中JavaScript引用的资源。
8. JavaScript执行：浏览器的网页执行JavaScript代码。
前三个阶段执行，由Web服务器，最后四个阶段是由浏览器执行。每一个Pagelet必须通过全部这些阶段顺序，但BigPipe在不一样的阶段使几个Pagelets同时执行。
（Facebook主页的Pagelets，每一个矩形对应一个Pagelet。）
上面的图片使用Facebook主页为例子来讲明如何将网页是分解成Pagelets。该主页包括几个Pagelets：“做者Pagelet”，“导航Pagelet”，“新闻动态Pagelet”，“请求框Pagelet”，“广告pagelet”，“朋友推荐”和“联系”等他们是相互独立的。当“导航Pagelet”显示给用户，“新闻动态Pagelet”仍然能够在服务器上正在生成。
在BigPipe，一个用户请求的生命周期是这样的：在浏览器发送一个HTTP请求到Web服务器。在收到的HTTP请求，并在上面进行一些全面的检查，网站服务器当即发回一个未关闭的HTML文件，其中包括一个HTML 标签和标签的开始标签。标签包括BigPipe的JavaScript库来解析Pagelet之后收到的答复。在标签，有一个模板，它指定了页面的逻辑结构和Pagelets占位符。例如:
渲染后的第一个反应到客户端，Web服务器继续一个接一个生成Pagelets只要一个Pagelet生成，他将当即刷新到客户端在一个JSON编码的对象，包括全部的CSS，JavaScript的pagelet，它的HTML内容，以及一些元数据所需的资源。例如:
在客户端在收到Pagelet经过“onPageletArrive”发出的指令，BigPipe的JavaScript库将首先下载它的CSS资源；在CSS资源被下载完成后，BigPipe将在Pagelet的标记HTML显示它的innerHTML。多个Pagelets的CSS可在同一时间下载，它们能够根据其各自CSS的下载完成状况来确认显示顺序。在BigPipe中，JavaScript资源的优先级低于CSS和页面内容。所以，BigPipe不会在全部Pagelets显示出来以前下载任何Pagelet中的JavaScript。而后，全部Pagelets的JavaScript异步下载。最后Pagelet的JavaScript初始化代码根据其各自的下载完成状况来肯定执行顺序。
这种高度并行系统的最终结果是，多个Pageletsr的不一样执行阶段同时进行。例如，浏览器能够正在下载三个Pagelets CSS的资源，同时已经显示另外一Pagelet内容，与此同时，服务器也在生成新的Pagelet。从用户的角度来看，页面是逐步呈现的。最开始的网页内容会更快的显示，这大大减小了用户的对页面延时的感知。若是您要本身亲眼看到区别，你能够尝试如下连结： 传统模式和BigPipe。第一个连接是传统模式单一模式显示页面。第二个连接是BigPipe管道模式的页面。若是您的浏览器版本比较老，网速也很慢，浏览器缓存不佳，哪么两页之间的加截时间差异将更加明显。
性能测试结果
下图是传统模式和BigPipe性能数据比较图，数据是75%用户对一个页面中最重要的内容（例如：新闻动态被认为是在Facebook主页上最重要的内容）的感知延迟时间。收集数据方式是加载Facebook主页50次而且禁用浏览器缓存。该图显示BigPipe使用户在大多数浏览器中感觉到的延迟减小了一半。
(Facebook主页的延迟时间对比)
值得一提的是BigPipe是从微处理器的流水线中获得启发。然而，他们的流水线过程之间存在一些差别。例如，虽然大多数阶段BigPipe只能操做一次Pagelet，但有时多个Pagelets的CSS和JavaScript下载却能够同时运做，这相似于超标量微处理器。BigPipe另外一个重要区别是，咱们实现了从并行编程引入的“障碍”概念，全部的Pagelets要完成一个特定阶段，如多个Pagelet显示区，它们均可以进行进一步JavaScript下载和执行。
在Facebook，咱们鼓励创造性思考。咱们不断的尝试创新技术，以使咱们的网站更快。
做者蒋长浩目前是Facebook的研究科学家，他致力于研究使网站更快的各类创新。
（译者还找到了几篇关于BigPipe的文章，若是有兴趣你们能够了解下：Facebook创新之BigPipe：优化页面加载时间、名站技术分析 — facebook奇特的页面加载技术、Facebook让网站速度提高一倍的BigPipe技术分析、Facebooks BigPipe Done in Java、Open BigPipe javascript implementation、Tutorial: Implementing Facebook’s BigPipe Using ASP.Net MVC、BigPipe Done in Node.js）
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