从 HTTP1.x 到 HTTP 2.0 变迁

前言

互联网世界中，HTTP协议算是使用最广泛的协议。最近Http2.0诞生再次使得互联网技术成为关注的焦点。接下来我们一起看看关于HTTP的那些事。

HTTP

说道HTTP难免会提及TCP协议，HTTP是建立在TCP协议之上的，TCP协议作为传输层协议其实离应用层并不远。

TCP协议的性能直接影响了HTTP：

• TCP建立连接时需要三次握手1.5个RTT
• 慢启动（slow start）

目前，影响网路请求的两个主要因素： 带宽和延迟。随着网络基础设施建设带宽得到极大提升，大部分是延迟在影响响应速度。
HTTP 1.0 最大问题：

• 连接无法复用
• head-of-line blocking (队头阻塞)

连接无法复用会导致每次都需要进行三次握手和慢启动。

head-of-line blocking 则会导致带宽无法充分利用，以及后续健康请求阻塞。

解决连接无法复用问题

在HTTP 1.0协议里设置Connection: Keep-Alive。可以在一定时间内复用连接。对于PC端浏览器来说效果明显，对移动APP来说成效不大。

方案一： 基于TCP的长链接

基于TCP协议，使用TCP的Socket编程技术。 成熟方案如：Google的protobuf。
缺点：实现难度大，需要自己制定协议。
有点：信息的上报和推送变及时，减轻服务器压力。

方案二： http long-polling

客户端在初始状态就会发送一个polling请求到服务器，服务器并不会马上返回业务数据，而是等待有新的业务数据产生的时候再返回。
难度：链接增多会增加服务器压力，移动网络不稳定需要考虑重建链接，稳定性不好，需要业务数据过期机制。

方案三： http streaming

同long-polling不同的是，server并不会结束初始的streaming请求，而是持续的通过这个通道返回最新的业务数据。

方案四：web socket

优点：双向的数据通道，提供了http所缺少的长连接功能。
缺点：较新，大部分浏览器不支持。

head-of-line blocking

http pipelining
缺点：只适用于http1.1，绝大部分http代理服务器不支持等

其他技术

• Spriting (图片合并)
• Inlining (内容内嵌）
• Concatenation （文件合并）
• Domain Sharding (域名分片）

SPDY

为了解决http1.0和1.1存在的问题，Google在2012年提出了SPDY方案。

目标：

• 降低延迟，客户单的单链接单请求，server的FIFO响应队列都是延迟的大头。
• http 最初是客户端发请求，服务器响应，服务器无法主动push内容。
• 压缩http header。

SPDY设计：

位于HTTP之下，TCP和SSL之上，兼容老版本，还可以使用已有的SSL功能。SPDY分为基础功能和高级功能，基础功能默认开启，高级功能手动开启。

基础功能

• 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。解决了队头阻塞，降低了延迟提高带宽利用率。
• 请求优先级（request prioritization）。在多路复用的时候会出现关键请求被阻塞。SPDY 允许每次request设置优先级。
• header压缩。压缩率达到80%以上。

高级功能

• server推送（server push) 。开启server push 之后，服务器通过X-Associated-Content header告知客户端有新内容推送过来。
• server暗示（server hint) 。不推送，只提示有新内容。

HTTP 2.0

SPDY的诞生和表现说明了两件事：

• 一是现有互联网设施基础和http协议广泛使用的前提下，可以通过修改协议层来优化http1.x。
• 针对http1.x的修改业界反馈很好

优点： 多路复用，请求压缩，优先级控制，server push等亮点。

HTTP2.0主要改动

1. 新的二进制格式
   http1.x诞生的时候使用明文协议，三部分组成：start line, header, body。协议解析，基于文本的，基于文本的协议解析存在缺陷，需要考虑的场景很多。

   http2.0 采用二进制格式，实现方便且健壮。http2.0的格式定义更接近tcp层的方式。

   • length：定义了整个frame的开始到结束。
   • type:定义frame的类型（一共10种）
   • flags: 用bit位定义一些重要的参数
   • stream ID 用作流控制
   • payload： request的正文

2. 连接共享（多路复用）

   使用上面提到的Stream id用来作连接共享机制的。一个request对应一个stream并分配一个id，接收方可以根据id区分frame归属哪个不同的frame。可以调整优先级，并且可以动态调整。

3. header压缩

4. 重置连接表现更好

5. Server Push

   http2.0能通过push方式将客户端需要的内容预先推送出去，所以也叫“cache push”.

6. 流量控制（Flow control)

7. 更安全的SSL

移动端的HTTP现状

iOS下http现状

iOS系统从iOS8开始通过NSURLSession来支持SPDY，在iOS9+开始支持HTTP2.0.新版本的ATS默认支持https进行网络传输。

Android下HTTP现状

http2.0只能在新系统中支持，SPDY作为过渡方案存在。

结束

HTTP1.x到SPDY，再到HTTP2.0的一些主要变迁技术点。