一文讀懂 HTTP/2 特性

HTTP/2 是 HTTP 協議自 1999 年 HTTP 1.1 發佈後的首個更新，主要基於 SPDY 協議。由互聯網工程任務組（IETF）的 Hypertext Transfer Protocol Bis（httpbis）工做小組進行開發。該組織於2014年12月將HTTP/2標準提議遞交至IESG進行討論，於2015年2月17日被批准。HTTP/2標準於2015年5月以RFC 7540正式發表。

那 HTTP/2 到底有哪些具體變化呢？

二進制分幀

先來理解幾個概念：

幀：HTTP/2 數據通訊的最小單位消息：指 HTTP/2 中邏輯上的 HTTP 消息。例如請求和響應等，消息由一個或多個幀組成。

流：存在於鏈接中的一個虛擬通道。流能夠承載雙向消息，每一個流都有一個惟一的整數ID。

HTTP/2 採用二進制格式傳輸數據，而非 HTTP 1.x 的文本格式，二進制協議解析起來更高效。 HTTP / 1 的請求和響應報文，都是由起始行，首部和實體正文（可選）組成，各部分之間以文本換行符分隔。HTTP/2 將請求和響應數據分割爲更小的幀，而且它們採用二進制編碼。

HTTP/2 中，同域名下全部通訊都在單個鏈接上完成，該鏈接能夠承載任意數量的雙向數據流。每一個數據流都以消息的形式發送，而消息又由一個或多個幀組成。多個幀之間能夠亂序發送，根據幀首部的流標識能夠從新組裝。

多路複用

多路複用，代替原來的序列和阻塞機制。全部就是請求的都是經過一個 TCP鏈接併發完成。 HTTP 1.x 中，若是想併發多個請求，必須使用多個 TCP 連接，且瀏覽器爲了控制資源，還會對單個域名有 6-8個的TCP連接請求限制，以下圖，紅色圈出來的請求就因域名連接數已超過限制，而被掛起等待了一段時間：

在 HTTP/2 中，有了二進制分幀以後，HTTP /2 再也不依賴 TCP 連接去實現多流並行了，在 HTTP/2中：

• 同域名下全部通訊都在單個鏈接上完成。

• 單個鏈接能夠承載任意數量的雙向數據流。

• 數據流以消息的形式發送，而消息又由一個或多個幀組成，多個幀之間能夠亂序發送，由於根據幀首部的流標識能夠從新組裝。

這一特性，使性能有了極大提高：

• 同個域名只須要佔用一個 TCP 鏈接，消除了因多個 TCP 鏈接而帶來的延時和內存消耗。

• 單個鏈接上能夠並行交錯的請求和響應，之間互不干擾。

• 在HTTP/2中，每一個請求均可以帶一個31bit的優先值，0表示最高優先級， 數值越大優先級越低。有了這個優先值，客戶端和服務器就能夠在處理不一樣的流時採起不一樣的策略，以最優的方式發送流、消息和幀。

服務器推送

服務端能夠在發送頁面HTML時主動推送其它資源，而不用等到瀏覽器解析到相應位置，發起請求再響應。例如服務端能夠主動把JS和CSS文件推送給客戶端，而不須要客戶端解析HTML時再發送這些請求。

服務端能夠主動推送，客戶端也有權利選擇是否接收。若是服務端推送的資源已經被瀏覽器緩存過，瀏覽器能夠經過發送RST_STREAM幀來拒收。主動推送也遵照同源策略，服務器不會隨便推送第三方資源給客戶端。

頭部壓縮

HTTP 1.1請求的大小變得愈來愈大，有時甚至會大於TCP窗口的初始大小，由於它們須要等待帶着ACK的響應回來之後才能繼續被髮送。HTTP/2對消息頭採用HPACK（專爲http/2頭部設計的壓縮格式）進行壓縮傳輸，可以節省消息頭佔用的網絡的流量。而HTTP/1.x每次請求，都會攜帶大量冗餘頭信息，浪費了不少帶寬資源。

HTTP每一次通訊都會攜帶一組頭部，用於描述此次通訊的的資源、瀏覽器屬性、cookie等，例如

爲了減小這塊的資源消耗並提高性能， HTTP/2對這些首部採起了壓縮策略：

• HTTP/2在客戶端和服務器端使用「首部表」來跟蹤和存儲以前發送的鍵－值對，對於相同的數據，再也不經過每次請求和響應發送；

• 首部表在HTTP/2的鏈接存續期內始終存在，由客戶端和服務器共同漸進地更新;

• 每一個新的首部鍵－值對要麼被追加到當前表的末尾，要麼替換表中以前的值。

例如：下圖中的兩個請求， 請求一發送了全部的頭部字段，第二個請求則只須要發送差別數據，這樣能夠減小冗餘數據，下降開銷。

咱們來看一個實際的例子，下面是用WireShark抓取的訪問google首頁的包： 

上圖是是訪問 https://www.google.com/ 抓到的第一個請求的頭部，能夠看到頭部的內容，總共佔用了437 bytes，咱們選中頭部的cookie，能夠看到cookie總共佔用了118 bytes。接下來咱們看看第二個請求的頭部：

從上圖能夠看到，得益於頭部壓縮，第二個請求中cookie只佔用了1個字節，咱們來看看變化了的Accept字段： 

因爲Accept字段與請求一中的內容不一樣，須要發送給服務器，因此佔用了29 bytes。

相關推薦

瀏覽器和網絡服務支持狀況：http2支持清單

如何快速啓用HTTP2: 又拍雲文檔中心

HTTP/2 和 HTTP/1 速度對比：HTTP/2: the Future of the Internet

結語

HTTP/2的經過支持請求與響應的多路複用來減小延遲，經過壓縮HTTP首部字段將協議開銷降至最低，同時增長對請求優先級和服務器端推送的支持。

參考資料：

1. Jerry Qu blog 中的HTTP/2專題;
2. 維基百科：HTTP/2
3. RFC 7540 – 超文本傳輸協議第2版（HTTP / 2）
4. FC 7541 – HPACK：HTTP / 2的頭壓縮
5. http2講解