HTTP2.0 原理詳解

標籤：伺服器的響應   修改   world   頭部   頻寬   返回   加速   一個   訊息   

影響一個網路請求的因素主要有兩個，頻寬和延遲。今天的網路基礎建設已經使得頻寬得到極大的提升，大部分時候都是延遲在影響響應速度。串連無法複用

串連無法複用會導致每次請求都經曆三向交握和慢啟動。三向交握在高延遲的情境下影響較明顯，慢啟動則對檔案類大請求影響較大。head of line blocking

head of line blocking會導致頻寬無法被充分利用，以及後續健康請求被阻塞。

HTTP1.0 -> HTTP1.1

不過pipelining並不是救世主，它也存在不少缺陷：

• pipelining只能適用於http1.1，一般來說，支援http1.1的server都要求支援pipelining

• 只有等冪的請求（GET，HEAD）能使用pipelining，非等冪請求比如POST不能使用，因為請求之間可能會存在先後依賴關係。

• head of line blocking並沒有完全得到解決，server的response還是要求依次返回，遵循FIFO(first in first out)原則。也就是說如果請求1的response沒有回來，2，3，4，5的response也不會被送回來。

• 絕大部分的httpProxy 伺服器不支援pipelining。

• 和不支援pipelining的老伺服器協商有問題。

• 可能會導致新的Front of queue blocking問題。

HTTP2 VS HTTP1.1多工

多工通過多個請求stream共用一個tcp串連的方式，解決了http1.x holb（head of line blocking）的問題，降低了延遲同時提高了頻寬的利用率。

壓縮頭部

HTTP/2.0規定了在用戶端和伺服器端會使用並且維護「首部表」來跟蹤和儲存之前發送的索引值對，對於相同的頭部，不必再通過請求發送，只需發送一次。

事實上,如果請求中不包含首部（例如對同一資源的輪詢請求），那麼首部開銷就是零位元組。此時所有首部都自動使用之前請求發送的首部。

如果首部發生變化了，那麼只需要發送變化了資料在Headers幀裡面，新增或修改的首部幀會被追加到“首部表”。首部表在 HTTP2.0的串連存續期內始終存在,由用戶端和伺服器共同漸進地更新。

二進位分幀

在應用程式層與傳輸層之間增加一個二進位分幀層，以此達到“在不改動HTTP的語義，HTTP 方法、狀態代碼、URI及首部欄位的情況下，突破HTTP1.1的效能限制，改進傳輸效能，實現低延遲和高輸送量。”

在二進位分幀層上，HTTP2.0會將所有傳輸的資訊分割為更小的訊息和幀,並對它們採用二進位格式的編碼，其中HTTP1.x的首部資訊會被封裝到Headers幀，而我們的request body則封裝到Data幀裡面。

用戶端和伺服器可以把HTTP訊息分解為互不依賴的幀，然後亂序發送，最後再在另一端把它們重新組合起來。注意，同一連結上有多個不同方向的資料流在傳輸。用戶端可以一邊亂序發送stream，也可以一邊接收者伺服器的響應，而伺服器那端同理。

請求優先順序

多工導致所有資源都是並行發送，那麼就需要「優先順序」的概念了，這樣就可以對重要的檔案進行先傳輸，加速頁面的渲染。伺服器推送

伺服器推送是指在用戶端請求之前發送資料的機制。

另外有一點值得注意的是，用戶端如果退出某個業務情境，出於流量或者其它因素需要取消server push，也可以通過發送RST_STREAM類型的frame來做到。HTTP2 實踐

這裡使用 Node.js 作為伺服器端語言。1. 產生TLS認證

如果想要在生產環境中使用HTTP2，那麼你可以去這裡產生一個認證。

如果你僅僅開發環境使用，那麼我們可以自己產生一個自簽名的TSL認證。

1. 安裝OpenSSH

2. 使用OpenSSH產生私密金鑰

   openssl genrsa -des3 -passout pass:1234 -out server.pass.key 2048`

   這裡 1234 為私密金鑰密碼，如果你不想使用密碼，則可以去除私密金鑰密碼，敲入如下密令：

   openssl rsa -passin pass:x -in server.pass.key -out server.key

3. 建立 認證簽章要求
   這裡使用無密碼私密金鑰，如果使用帶密碼私密金鑰，只需將server.key更換為server.pass.key即可，密令如下

   openssl req -new -key server.key -out server.csr

4. 建立認證

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

通過以上四個步驟，我們得到了三個檔案

1. server.key 你的TSL認證私密金鑰

2. server.csr 你的TSL認證簽章要求

3. server.crt 你的TSL認證

2. 使用Node.js 建立伺服器

安裝 node-http2 模組

npm install http2

建立伺服器

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);

啟動伺服器

node index.js

使用瀏覽器訪問

http://localhost:8080

到此，一個簡單的Demo就完成了。Demo源碼下載

點擊這裡訪問完整Demo

https://github.com/zhanyouwei...測試結果對比

通過上面兩張可以發現，使用了HTTP2後，同樣的請求，在資料轉送大小與速度上都有非常大的提升，幾乎可以預見，不久的將來，HTTP2將會大放異彩。

HTTP2.0 原理詳解