HTTP/1.1 与 HTTP/2.0

HTTP/1.1 与 HTTP/2.0

HTTP/1.1 持久连接

非持久连接

持久连接

小结

• 非持久HTTP连接的固定时间成本
  • 至少两次网络往返： 握手、请求和响应
• 服务处理速度越快，固定延迟的影响就越大
• 持久连接避免TCP连接时的三次握手，消除TCP的慢启动

HTTP/1.1管道

从上面持久连接的图我们能看到Server处理完HTML后需要response给Client,进而Client发起css的request到Server，这段时间Server是空闲的。
所以使用管道尽早发送请求，不被每次响应阻塞。

管道并行处理HTTP请求

小结

• HTTP/1.1 局限性
  • 只能严格串行地返回响应，不允许一个连接上的多个响应交错到达
• 管道的问题
  • 并行处理请求时，服务器必须缓冲管道中的响应，占用服务器资源
  • 由于失败可能导致重复处理，非幂等的方法不能pipeline化
  • 由于中间代理的兼容性，可能会破坏管道
• 管道的应用非常有限

HTTP/1.1 协议开销

• 每个HTTP请求都会携带500~800字节的header
• 如果使用了cookie，每个HTTP请求会增加几千字节的协议开销
• HTTP header以纯文本形式发送，不会进行任何压缩
• 某些时候HTTP header开销会超过实际传输的数据一个数量级
  • 例如访问RESTful API时返回JSON格式的响应

HTTP/1.1性能优化建议

• 由于HTTP/1.1不支持多路复用
  • 浏览器支持每个主机打开多个连接（例如Chrome是6个）
  • 应用使用多域名，将资源分散到多个子域名
    • 浏览器连接限制针对的是主机名，不是IP地址
• 缺点
  • 消耗客户端和服务器资源
  • 域名分区增加了额外的DNS查询
  • 避免不了TCP的慢启动
• 减少请求次数
  • 把多个JavaScript或CSS组合为一个文件
  • 把多张图片组合为一个更大的复合的图片
  • inlining内联，将图片嵌入到CSS或者HTML文件中，减少网络请求次数

以上优化增加应用的复杂度，导致缓存、更新等问题，只是权宜之计

HTTP/2 目标

• 性能优化
  • 支持请求与响应的多路复用
  • 支持请求优先级和流量控制
  • 支持服务器端推送
  • 压缩HTTP header降低协议开销
• HTTP的语义不变
  • HTTP方法、header、状态码、URI

HTTP/2 二进制分帧层

• 引入新的二进制分帧数据层
• 将传输的信息分割为消息和帧，并采用二进制格式的编码

HTTP/2 核心概念

• 流(Stream)
  • 已建立的连接上的双向字节流
  • 该字节流可以携带一个或多个消息
• 消息(Message)
  • 与请求/响应消息对应的一系列完整的数据帧
• 帧(Frame)
  • 通信的最小单位
  • 每个帧包含帧首部，标识出当前帧所属的流

• 所有HTTP/2通信都在一个TCP连接上完成
• 流是连接中的一个虚拟信道，可以承载双向的消息
• 一个连接可以承载任意数量的流，每个流都有一个唯一的整数标识符(1、2...N)
• 消息是指逻辑上的HTTP消息，比如请求、响应等
• 消息由一或多个帧组成，这些帧可以交错发送，然后根据每个帧首部的流标识符重新组装

HTTP/2请求与响应的多路复用

• HTTP/1.x中，如果客户端想发送多个并行的请求，那么必须使用多个TCP连接
• HTTP/2中，客户端可以使用多个流发送请求，同时HTTP消息被分解为互不依赖的帧，交错传输，最后在另一端重新组装

HTTP/2 请求优先级

• HTTP/2允许每个流关联一个31bit的优先值
  • 0 最高优先级
  • 2^31 -1 最低优先级
• 浏览器会基于资源的类型、在页面中的位置等因素，决定请求的优先次序
• 服务器可以根据流的优先级，控制资源分配，优先将高优先级的帧发送给客户端
• HTTP/2没有规定具体的优先级算法

HTTP/2 流量控制

• 流量控制有方向性，即接收方可能根据自己的情况为每个流，乃至整个连接设置任意窗口大小
• 连接建立后，客户端与服务器交换SETTINGS帧，设置 双向的流量控制窗口大小
• 流量控制窗口大小通过WINDOW_UPDATE帧更新
• HTTP/2流量控制和TCP流量控制的机制相同，但TCP流量控制不能对同一个连接内的多个流实施差异化策略

HTTP/2 服务器端推送

• 服务器可以对一个客户端请求发送多个响应
• 服务器通过发送PUSH_PROMISE帧来发起推送流
• 客户端可以使用HTTP header向服务器发送信号，列出它希望推送的资源
• 服务器可以智能分析客户端的需求，自动推送关键资源

HTTP header压缩

• HTTP/2使用HPACK压缩格式压缩请求/响应头
  • 通过静态霍夫曼码对发送的header字段进行编码，减小了它们的传输大小
  • 客户端和服务器使用索引表来维护和更新header字段。对于相同的数据，不再重复发送

参考链接：
https://hpbn.co/http1x/
https://hpbn.co/http2/
https://github.com/mz1999/blog/blob/master/docs/http2.md