HTTP2.0、HTTP3.0

[Genluo]

Http 1.1存在的问题

Http2.0出来的是解决Http1.1的问题，Http1.1存在什么问题？

• 线头阻塞：TCP连接只能发送一个请求，前面的请求未完成之前，后续的请求都在排队
• 多个HTTP/1.1可以支持并发请求，但是浏览器却很难实现，chrome和firefox等都禁用了并发，所以1.1版本请求并发依赖于多个TCP连接，建立TCP连接成本很高，还会存在慢启动等问题
• 头部冗余，采用文本格式，首部没有被压缩，而且每一个请求上带上cookie、user-agent等完全相同的首部
• 客户端都主动请求，服务器不能主动推动

Http2.0重大改进

二进制分帧层

Http2.0性能提升的核心就在于二进制分帧层，HTTP2是二进制协议，他采用二进制格式传输数据而不是1.x 的文本格式

http1.1响应的是文本格式，而http2.0把响应划分为两个帧，图中的Headers（首部）和DATA（消息负载）是帧的类型，也就是说一条HTTP响应，划分成两个帧来传输，并且采用二进制来进行编码

• 流（stream）：已建立的TCP连接的双向字节流，可以承载一个或多个消息
• 消息（Message）：一个完整的HTTP请求或者响应，由一个或者多个帧组成，特定消息的帧在同一个流上发送，这意味着一个HTTP请求或者响应只能在一个流上发送
• 帧（Frame）：通信的基本单位，一个TCP上可以有着任意数量的流

多路复用

Http1.1中出现的线头阻塞和多个TCP连接的问题，Http2.0多路复用完美解决，让Http2.0所有的通信都在一个TCP连接上完成，真正实现了请求的并发

HTTP2建立一个TCP连接，一个连接上面可以有任意多个流（stream），消息分割成一个或者多个帧在流里面传输，帧传输过去以后，在进行重组，形成一个完成的请求或者响应，这使得所有的请求或者响应都无法阻塞。

头部压缩

头部压缩也是HTTP2的一大亮点，在1.x的版本中，首部使用文本格式传输，通常会给每个传输增加500-800字节的开销，我们发现现在打开一个网页上百个请求都是常态，而每个请求带的一些首部字段都是相同的，例如cookie、user-agent等，HTTP2为此采用HPACK压缩格式来压缩头部，头部压缩需要在浏览器和服务器之间：

• 维护一份相同的静态字典，包含常见的头部名称，以及常见的头部名称和值的组合
• 维护一份相同的动态字典，可以动态的添加内容，
• 通过静态Huffman编码对传输的首部字段进行编码

所以我们在传输首部字段的时候，例如传输method:Get那么我们只需要传输静态字典中对应的索引就可以了，一个字节搞定，像user-agent、cookie这种静态字典里面的只有首部而没有值的首部，第一次传输需要user-agent在静态字典中索引以及他的值，值会采用静态Huffman编码来减小体积，第一次传输过user-agent之后，浏览器和服务器就会把他添加到自己的动态字典中，后续传输就可以传输索引了，一个字节搞定

服务器端推送

服务器端推送使得服务器可以预测客户端需要的资源，主动推送到客户端，例如：当客户端请求index.html，服务器能够额外推送script和style，实现的原理就是客户端发出页面请求的时候，服务器端能够分析这个页面所依赖的其他资源，主动推送到客户端的缓存，当客户端收到原始网页的请求，他需要的资源已经位于缓存中。

针对每一个希望发送的资源，服务器会发送一个PUSH_PROMISE帧，客户端可以通过发送RES_STREAM帧来拒绝推送（当资源已经位于缓存）。这一步操作先于父响应，客户端了解到服务器端打算推动那些资源，就不会为这些资源创建重复请求。当客户端收到index.html的响应是，相应的资源已经位于缓存中。

多路复用和keep alive的区别

通过上面这张图可以看出，长连接可以解决复用TCP连接的功能，但是还是无法解决请求阻塞问题，也就是一个请求的开始需要在等上一个请求结束才可以发起，为什么会存在这个问题，因为Http1.1是通过需要每条请求都是可识别的，按照顺序发送，否则server就不能判断相应的是哪个具体的请求。那么Http2.0中是这样解决这个问题的，在同一个域名下，开启一个TCP的connection连接，每个请求以stream的方式进行传输，每个stream有唯一的标识，connection一旦建立，后续的请求都可以复用这connection并可可以同时发送，server端可以根据stream的唯一标识对应的请求。

多路复用什么时候关闭

多路复用根据标准显示，会在下面两个时机关闭：

• 用户离开这个页面
• server主动关闭这个connection

但是标准是这样，每个服务器都有自己的实现

参考的资料

• HTTP2.0关于多路复用的研究
• [面试官问：你了解HTTP2.0吗？](