计算机网络HTTP：长连接与短连接

• HTTP协议与TCP/IP协议的关系

  • HTTP的长连接和短连接本质上是TCP长连接和短连接。
  • HTTP属于应用层协议，在传输层使用TCP协议，在网络层使用IP协议。
  • IP协议主要解决网络路由和寻址问题，TCP协议主要解决如何在IP层之上可靠的传输数据。
  • TCP协议可靠、面向连接。

• HTTP协议是无状态的

  • HTTP是一个无状态的面向连接的协议，无状态不代表HTTP不能保持TCP连接，更不能代表HTTP使用的是UDP协议。
    

• 什么是长连接、短连接

  • 在HTTP/1.0中，默认使用的是短连接。

    • 也就是说，浏览器和服务器每进行一次HTTP操作，就建立一次连接，但任务结束就中断连接。如果客户端浏览器访问某个HTML或其他类型的WEB网页中包含有其他的WEB资源，如JavaScript文件，图像文件，CSS文件等，当浏览器每遇到这样一个WEB资源，就会建立一个HTTP会话。

  • 在HTTP/1.1中，默认使用的是长连接。

    • 使用长连接的HTTP协议，会在响应头加入这行代码：Connection:keep-alive
    • 在使用长连接的情况下，当一个网页打开完成后，客户端和服务器之间用于传输HTTP数据的TCP连接不会关闭，如果客户端再次访问这个服务器上的网页，会继续使用这一条已经建立的连接。keep-alive不会永久保持连接，它有一个保持时间，可以在不同的服务器软件中设定这个时间。实现长连接要客户端和服务端都支持长连接。

  • TCP短连接

    • 短连接操作步骤：建立连接 -> 数据传输 -> 关闭连接 ... 建立连接 -> 数据传输 -> 关闭连接
    • 优点：对于服务器来说管理比较简单，存在的连接都是有用的连接，不需要额外的控制手段。
    • 缺点：如果客户请求频繁，将在TCP的建立和关闭操作上浪费时间和带宽。

  • TCP长连接

    • 长连接的实现：

      • 利用TCP自身的保活机制（keep-alive）来实现，保活机制会定时发送探测报文来识别对方是否可达。
      • 上层应用主动的定时发送一个小数据包作为“心跳”，探测是否能成功送达到另外一端。保活功能大多数情况用于服务端探测客户端的场景，一旦识别客户端不可达，则断开连接，缓解服务端压力。

    • 长连接操作步骤：建立连接 -> 数据传输 ... (保持连接) ... 数据传输 -> 关闭连接

    • 优点：可以省去较多的TCP建立和关闭的操作，减少浪费，节约时间。

    • 缺点：存活功能的探测周期太长，客户端和服务端的连接一直不关闭的话，服务器早晚会扛不住。

    • 长连接的流水线技术（HTTP pipelining）

      • 在一个TCP连接内，多个HTTP请求可以并行，下一个HTTP请求在上一个HTTP请求的应答完成之前就发起。with pipelining，所有引用的对象一共只经历1个RTT的延时。而without pipelining每个引用的对象各有1个RTT的延迟。

• 长连接短连接的使用场景

  • 长连接：

    • 多用于操作频繁，点对点的通信，而且连接数不能太多二点情况。例如数据库的连接使用长连接；即时通信（QQ）一般使用长连接（UDP长连接）
    • SMTP,POP3,TELNET
    • 网络游戏应用

  • 短连接：

    • 并发量大，但每个用户无需频繁操作的情况下使用短连接。如WEB网站的HTTP服务一般都使用短连接；