HTTP2.0 原理详解

时间 2020-08-17

标签 http2.0 http 原理详解栏目 HTTP/TCP 繁體版

原文原文链接

影响一个网络请求的因素主要有两个，带宽和延迟。今天的网络基础建设已经使得带宽获得极大的提高，大部分时候都是延迟在影响响应速度。

链接没法复用

链接没法复用会致使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，慢启动则对文件类大请求影响较大。node

head of line blocking

head of line blocking会致使带宽没法被充分利用，以及后续健康请求被阻塞。git

HTTP1.0 -> HTTP1.1github

不过pipelining并非救世主，它也存在很多缺陷：npm

pipelining只能适用于http1.1，通常来讲，支持http1.1的server都要求支持pipelining浏览器
只有幂等的请求（GET，HEAD）能使用pipelining，非幂等请求好比POST不能使用，由于请求之间可能会存在前后依赖关系。服务器
head of line blocking并无彻底获得解决，server的response仍是要求依次返回，遵循FIFO(first in first out)原则。也就是说若是请求1的response没有回来，2，3，4，5的response也不会被送回来。网络
绝大部分的http代理服务器不支持pipelining。tcp
和不支持pipelining的老服务器协商有问题。性能
可能会致使新的Front of queue blocking问题。测试

HTTP2 VS HTTP1.1

多路复用

多路复用经过多个请求stream共享一个tcp链接的方式，解决了http1.x holb（head of line blocking）的问题，下降了延迟同时提升了带宽的利用率。

压缩头部

HTTP/2.0规定了在客户端和服务器端会使用而且维护「首部表」来跟踪和存储以前发送的键值对，对于相同的头部，没必要再经过请求发送，只需发送一次。

事实上,若是请求中不包含首部（例如对同一资源的轮询请求），那么首部开销就是零字节。此时全部首部都自动使用以前请求发送的首部。

若是首部发生变化了，那么只须要发送变化了数据在Headers帧里面，新增或修改的首部帧会被追加到“首部表”。首部表在 HTTP2.0的链接存续期内始终存在,由客户端和服务器共同渐进地更新。

二进制分帧

在应用层与传输层之间增长一个二进制分帧层，以此达到“在不改动HTTP的语义，HTTP 方法、状态码、URI及首部字段的状况下，突破HTTP1.1的性能限制，改进传输性能，实现低延迟和高吞吐量。”

在二进制分帧层上，HTTP2.0会将全部传输的信息分割为更小的消息和帧,并对它们采用二进制格式的编码，其中HTTP1.x的首部信息会被封装到Headers帧，而咱们的request body则封装到Data帧里面。

客户端和服务器能够把HTTP消息分解为互不依赖的帧，而后乱序发送，最后再在另外一端把它们从新组合起来。注意，同一连接上有多个不一样方向的数据流在传输。客户端能够一边乱序发送stream，也能够一边接收者服务器的响应，而服务器那端同理。

请求优先级

多路复用致使全部资源都是并行发送，那么就须要「优先级」的概念了，这样就能够对重要的文件进行先传输，加速页面的渲染。

服务器推送

服务器推送是指在客户端请求以前发送数据的机制。

另外有一点值得注意的是，客户端若是退出某个业务场景，出于流量或者其它因素须要取消server push，也能够经过发送RST_STREAM类型的frame来作到。

HTTP2 实践

这里使用 Node.js 做为服务器端语言。

1. 生成TLS证书

若是想要在生产环境中使用HTTP2，那么你能够去这里生成一个证书。

若是你仅仅开发环境使用，那么咱们能够本身生成一个自签名的TSL证书。

安装OpenSSH
使用OpenSSH生成私钥
```
openssl genrsa -des3 -passout pass:1234 -out server.pass.key 2048`
```
这里 1234 为私钥密码，若是你不想使用密码，则能够去除私钥密码，敲入以下密令：
```
openssl rsa -passin pass:x -in server.pass.key -out server.key
```
建立证书签名请求
这里使用无密码私钥，若是使用带密码私钥，只需将server.key更换为server.pass.key便可，密令以下
```
openssl req -new -key server.key -out server.csr
```

建立证书

openssl x509 -req -days 365 -in server.csr -signkey server.key -out server.crt

经过以上四个步骤，咱们获得了三个文件

server.key 你的TSL证书私钥
server.csr 你的TSL证书签名请求
server.crt 你的TSL证书

2. 使用Node.js 建立服务器

安装 node-http2 模块

npm install http2

建立服务器

var options = {
  key: fs.readFileSync('./server.key'),
  cert: fs.readFileSync('./server.crt')
};

require('http2').createServer(options, function(request, response) {
  response.end('Hello world!');
}).listen(8080);

启动服务器

node index.js

使用浏览器访问

http://localhost:8080

到此，一个简单的Demo就完成了。

Demo源码下载

点击这里访问完整Demo

https://github.com/zhanyouwei...

测试结果对比

经过上面两张截图能够发现，使用了HTTP2后，一样的请求，在数据传输大小与速度上都有很是大的提高，几乎能够预见，不久的未来，HTTP2将会大放异彩。