1,二进制传输
http2采用二级制传输,相对于http1的文本传输安全性要高
2,多路复用
http一个链接只能提交一个请求,而http2能同时处理无数个请求,可以降低连接的数量,提高网络的吞吐量。
3,头部压缩
http2通过gzip与compress对头部进行压缩,并且在客户端与服务端各维护了一份头部索引表,只需要根据索引id就可以进行头部信息的传输,缩小了头部容量,间接提升了传输效率。
4,服务端推送
http2可以主动推送资源到客户端,避免客户端花过多时间逐个请求,降低相应时间
二、HTTP的基本优化
影响一个 HTTP 网络请求的因素主要有两个:带宽和延迟。
带宽:如果说我们还停留在拨号上网的阶段,带宽可能会成为一个比较严重影响请求的问题,但是现在网络基础建设已经使得带宽得到极大的提升,我们不再会担心由带宽而影响网速,那么就只剩下延迟了。
延迟:
浏览器阻塞(HOL blocking):浏览器会因为一些原因阻塞请求。浏览器对于同一个域名,同时只能有 4 个连接(这个根据浏览器内核不同可能会有所差异),超过浏览器最大连接数限制,后续请求就会被阻塞。
DNS 查询(DNS Lookup):浏览器需要知道目标服务器的 IP 才能建立连接。将域名解析为 IP 的这个系统就是 DNS。这个通常可以利用DNS缓存结果来达到减少这个时间的目的。
建立连接(Initial connection):HTTP 是基于 TCP 协议的,浏览器最快也要在第三次握手时才能捎带 HTTP 请求报文,达到真正的建立连接,但是这些连接无法复用会导致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。
三、HTTP1.0和HTTP1.1的一些区别
HTTP1.0最早在网页中使用是在1996年,那个时候只是使用一些较为简单的网页上和网络请求上,而HTTP1.1则在1999年才开始广泛应用于现在的各大浏览器网络请求中,同时HTTP1.1也是当前使用最为广泛的HTTP协议。 主要区别主要体现在:
缓存处理,在HTTP1.0中主要使用header里的If-Modified-Since,Expires来做为缓存判断的标准,HTTP1.1则引入了更多的缓存控制策略例如Entity tag,If-Unmodified-Since, If-Match, If-None-Match等更多可供选择的缓存头来控制缓存策略。
带宽优化及网络连接的使用,HTTP1.0中,存在一些浪费带宽的现象,例如客户端只是需要某个对象的一部分,而服务器却将整个对象送过来了,并且不支持断点续传功能,HTTP1.1则在请求头引入了range头域,它允许只请求资源的某个部分,即返回码是206(Partial Content),这样就方便了开发者自由的选择以便于充分利用带宽和连接。
错误通知的管理,在HTTP1.1中新增了24个错误状态响应码,如409(Conflict)表示请求的资源与资源的当前状态发生冲突;410(Gone)表示服务器上的某个资源被永久性的删除。
Host头处理,在HTTP1.0中认为每台服务器都绑定一个唯一的IP地址,因此,请求消息中的URL并没有传递主机名(hostname)。但随着虚拟主机技术的发展,在一台物理服务器上可以存在多个虚拟主机(Multi-homed Web Servers),并且它们共享一个IP地址。HTTP1.1的请求消息和响应消息都应支持Host头域,且请求消息中如果没有Host头域会报告一个错误(400 Bad Request)。
长连接,HTTP 1.1支持长连接(PersistentConnection)和请求的流水线(Pipelining)处理,在一个TCP连接上可以传送多个HTTP请求和响应,减少了建立和关闭连接的消耗和延迟,在HTTP1.1中默认开启Connection: keep-alive,一定程度上弥补了HTTP1.0每次请求都要创建连接的缺点。
四、HTTPS与HTTP的一些区别
HTTPS协议需要到CA申请证书,一般免费证书很少,需要交费。
HTTP协议运行在TCP之上,所有传输的内容都是明文,HTTPS运行在SSL/TLS之上,SSL/TLS运行在TCP之上,所有传输的内容都经过加密的。
HTTP和HTTPS使用的是完全不同的连接方式,用的端口也不一样,前者是80,后者是443。
HTTPS可以有效的防止运营商劫持,解决了防劫持的一个大问题。
五、SPDY:HTTP1.x的优化
2012年google如一声惊雷提出了SPDY的方案,优化了HTTP1.X的请求延迟,解决了HTTP1.X的安全性,具体如下:
降低延迟,针对HTTP高延迟的问题,SPDY优雅的采取了多路复用(multiplexing)。多路复用通过多个请求stream共享一个tcp连接的方式,解决了HOL blocking的问题,降低了延迟同时提高了带宽的利用率。
请求优先级(request prioritization)。多路复用带来一个新的问题是,在连接共享的基础之上有可能会导致关键请求被阻塞。SPDY允许给每个request设置优先级,这样重要的请求就会优先得到响应。比如浏览器加载首页,首页的html内容应该优先展示,之后才是各种静态资源文件,脚本文件等加载,这样可以保证用户能第一时间看到网页内容。
header压缩。前面提到HTTP1.x的header很多时候都是重复多余的。选择合适的压缩算法可以减小包的大小和数量。
基于HTTPS的加密协议传输,大大提高了传输数据的可靠性。
服务端推送(server push),采用了SPDY的网页,例如我的网页有一个sytle.css的请求,在客户端收到sytle.css数据的同时,服务端会将sytle.js的文件推送给客户端,当客户端再次尝试获取sytle.js时就可以直接从缓存中获取到,不用再发请求了。
SPDY位于HTTP之下,TCP和SSL之上,这样可以轻松兼容老版本的HTTP协议(将HTTP1.x的内容封装成一种新的frame格式),同时可以使用已有的SSL功能。
六、HTTP2.0性能惊人
HTTP/2: the Future of the Internet https://link.zhihu.com/?target=https://http2.akamai.com/demo 是 Akamai 公司建立的一个官方的演示,用以说明 HTTP/2 相比于之前的 HTTP/1.1 在性能上的大幅度提升。 同时请求 379 张图片,从Load time 的对比可以看出 HTTP/2 在速度上的优势。
七、HTTP2.0:SPDY的升级版
HTTP2.0可以说是SPDY的升级版(其实原本也是基于SPDY设计的),但是,HTTP2.0 跟 SPDY 仍有不同的地方,如下:
HTTP2.0和SPDY的区别:
HTTP2.0 支持明文 HTTP 传输,而 SPDY 强制使用 HTTPS
HTTP2.0 消息头的压缩算法采用 HPACK http://http2.github.io/http2-spec/compression.html,而非 SPDY 采用的 DEFLATE http://zh.wikipedia.org/wiki/DEFLATE
八、HTTP2.0和HTTP1.X相比的新特性
新的二进制格式(Binary Format),HTTP1.x的解析是基于文本。基于文本协议的格式解析存在天然缺陷,文本的表现形式有多样性,要做到健壮性考虑的场景必然很多,二进制则不同,只认0和1的组合。基于这种考虑HTTP2.0的协议解析决定采用二进制格式,实现方便且健壮。
多路复用(MultiPlexing),即连接共享,即每一个request都是是用作连接共享机制的。一个request对应一个id,这样一个连接上可以有多个request,每个连接的request可以随机的混杂在一起,接收方可以根据request的 id将request再归属到各自不同的服务端请求里面。
header压缩,如上文中所言,对前面提到过HTTP1.x的header带有大量信息,而且每次都要重复发送,HTTP2.0使用encoder来减少需要传输的header大小,通讯双方各自cache一份header fields表,既避免了重复header的传输,又减小了需要传输的大小。
服务端推送(server push),同SPDY一样,HTTP2.0也具有server push功能。
九、HTTP2.0的升级改造
前文说了HTTP2.0其实可以支持非HTTPS的,但是现在主流的浏览器像chrome,firefox表示还是只支持基于 TLS 部署的HTTP2.0协议,所以要想升级成HTTP2.0还是先升级HTTPS为好。
当你的网站已经升级HTTPS之后,那么升级HTTP2.0就简单很多,如果你使用NGINX,只要在配置文件中启动相应的协议就可以了,可以参考NGINX白皮书,NGINX配置HTTP2.0官方指南 https://www.nginx.com/blog/nginx-1-9-5/。
使用了HTTP2.0那么,原本的HTTP1.x怎么办,这个问题其实不用担心,HTTP2.0完全兼容HTTP1.x的语义,对于不支持HTTP2.0的浏览器,NGINX会自动向下兼容的。
十、附注
HTTP2.0的多路复用和HTTP1.X中的长连接复用有什么区别?
HTTP/1.* 一次请求-响应,建立一个连接,用完关闭;每一个请求都要建立一个连接;
HTTP/1.1 Pipeling解决方式为,若干个请求排队串行化单线程处理,后面的请求等待前面请求的返回才能获得执行机会,一旦有某请求超时等,后续请求只能被阻塞,毫无办法,也就是人们常说的线头阻塞;
HTTP/2多个请求可同时在一个连接上并行执行。某个请求任务耗时严重,不会影响到其它连接的正常执行
为什么需要头部压缩?
假定一个页面有100个资源需要加载(这个数量对于今天的Web而言还是挺保守的), 而每一次请求都有1kb的消息头(这同样也并不少见,因为Cookie和引用等东西的存在), 则至少需要多消耗100kb来获取这些消息头。HTTP2.0可以维护一个字典,差量更新HTTP头部,大大降低因头部传输产生的流量。具体参考:HTTP/2 头部压缩技术介绍
HTTP2.0多路复用有多好?
HTTP 性能优化的关键并不在于高带宽,而是低延迟。TCP 连接会随着时间进行自我「调谐」,起初会限制连接的最大速度,如果数据成功传输,会随着时间的推移提高传输的速度。这种调谐则被称为 TCP 慢启动。由于这种原因,让原本就具有突发性和短时性的 HTTP 连接变的十分低效。
HTTP/2 通过让所有数据流共用同一个连接,可以更有效地使用 TCP 连接,让高带宽也能真正的服务于 HTTP 的性能提升。
十一、参考
HTTP/2.0 相比1.0有哪些重大改进?
深入研究:HTTP2 的真正性能到底如何
HTTP/2 头部压缩技术介绍
Http1.x
缺陷:线程阻塞,在同一时间,同一域名的请求有一定数量限制,超过限制数目的请求会被阻塞。
Http1.0(短连接)
缺陷:浏览器与服务器只保持短暂的连接,浏览器的每次请求都需要与服务器建立一个TCP连接(TCP连接的新建成本很高,因为需要客户端和服务器三次握手),服务器完成请求处理后立即断开TCP连接,服务器不跟踪每个客户也不记录过去的请求;
解决方案:添加头信息——非标准的Connection字段Connection: keep-alive
Http1.1
改进点:
持久连接(与Http1其它版本的最大区别)
引入了持久连接,即TCP连接默认不关闭,可以被多个请求复用,不用声明Connection: keep-alive(对于同一个域名,大多数浏览器允许同时建立6个持久连接)
管道机制
即在同一个TCP连接里面,客户端可以同时发送多个请求。
分块传输编码
即服务端每产生一块数据,就发送一块,采用”流模式”而取代”缓存模式”。
新增请求方式
PUT:请求服务器存储一个资源;
DELETE:请求服务器删除标识的资源;
OPTIONS:请求查询服务器的性能,或者查询与资源相关的选项和需求;
TRACE:请求服务器回送收到的请求信息,主要用于测试或诊断;
CONNECT:保留将来使用
缺点:
虽然允许复用TCP连接,但是同一个TCP连接里面,所有的数据通信是按次序进行的。服务器只有处理完一个请求,才会接着处理下一个请求。如果前面的处理特别慢,后面就会有许多请求排队等着。这将导致“队头堵塞”
避免方式:一是减少请求数,二是同时多开持久连接
采用二进制格式而非文本格式;
完全多路复用,而非有序并阻塞的、只需一个连接即可实现并行;(解决了线头阻塞的问题,与Http1最重要的区别)
使用报头压缩,降低开销
服务器推送
4.1 二进制协议
HTTP/1.1 版的头信息肯定是文本(ASCII编码),数据体可以是文本,也可以是二进制。HTTP/2 则是一个彻底的二进制协议,头信息和数据体都是二进制,并且统称为”帧”:头信息帧和数据帧。
二进制协议解析起来更高效、“线上”更紧凑,更重要的是错误更少。
4.2 完全多路复用
HTTP/2 复用TCP连接,在一个连接里,客户端和浏览器都可以同时发送多个请求或回应,而且不用按照顺序一一对应,这样就避免了”队头堵塞”。
4.3 报头压缩
HTTP 协议是没有状态,导致每次请求都必须附上所有信息。所以,请求的很多头字段都是重复的,比如Cookie,一样的内容每次请求都必须附带,这会浪费很多带宽,也影响速度。
对于相同的头部,不必再通过请求发送,只需发送一次;
HTTP/2 对这一点做了优化,引入了头信息压缩机制;
一方面,头信息使用gzip或compress压缩后再发送;
另一方面,客户端和服务器同时维护一张头信息表,所有字段都会存入这个表,产生一个索引号,之后就不发送同样字段了,只需发送索引号。
4.4 服务器推送
HTTP协议通常承载于TCP协议之上,在HTTP和TCP之间添加一个安全协议层(SSL或TSL),这个时候,就成了我们常说的HTTPS.