HTTP请求、Socket连接、TCP连接的关系

OSI与TCP/IP结构模型

网络模型.png

三次握手

当客户端发送一个http请求时，需要先建立TCP连接，即三次握手：

1. 客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；
2. 服务器收到syn包，必须确认客户的SYN，同时自己也发送一个SYN包，即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；
3. 客户端收到服务器的SYN＋ACK包，向服务器发送确认包ACK，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

SYN：(Synchronize Sequence Numbers) 即是同步序列编号
ACK：(Acknowledge character) 即是确认字符

三次握手,来自网络.png

四次挥手

因为TCP是全双工通信的

• 第一次挥手 因此当主动方发送断开连接的请求（即FIN报文）给被动方时，仅仅代表主动方不会再发送数据报文了，但主动方仍可以接收数据报文。
• 第二次挥手 被动方此时有可能还有相应的数据报文需要发送，因此需要先发送ACK报文，告知主动方“我知道你想断开连接的请求了”。这样主动方便不会因为没有收到应答而继续发送断开连接的请求（即FIN报文）。
• 第三次挥手 被动方在处理完数据报文后，便发送给主动方FIN报文；这样可以保证数据通信正常可靠地完成。发送完FIN报文后，被动方进入LAST_ACK阶段（超时等待）。
• 第四挥手 如果主动方及时发送ACK报文进行连接中断的确认，这时被动方就直接释放连接，进入可用状态。如果主动方没有及时送到ack报文，则在2msl后被动方断开

MSL：报文的最长生存时间。规定是MSL为2分钟，2MSL就是4分钟
但是实际中30秒、1分钟、2分钟都在使用

Socket的是什么

完成了三次握手，也就是建立了TCP连接，TCP协议可以对上层网络提供接口，使上层网络数据的传输建立在“无差别”的网络之上，而这个接口正是Socket。因此Socket是在应用层和传输层之间的bridge，它本身并不是协议，只是把传输层复杂的操作抽象为几个简单的接口供应用层调用。我们知道传输层有可靠的TCP协议，也有不可靠的UDP协议，Socket连接可以基于TCP协议，也有可能基于UDP协议。那么基于TCP协议的Socket连接同样是可靠的；基于UDP协议的Socket连接是不可靠的，大多数的即时通讯工具为了效率都是基于后者实现的。
因此三次握手建立的TCP连接实际上是建立了一个基于TCP协议的Socket连接，即HTTP请求是依赖于TCP协议的Socket连接。

HTTP短连接和持久连接

理想状态下，TCP连接一旦建立，在通信双方中的任何一方主动关闭连接之前，TCP 连接都将被一直保持下去。HTTP持久连接其实就是数据传输完成了不主动断开TCP连接，不进行挥手，这样下次就不用再握手。
在HTTP/0.9时代：每个HTTP请求都要经历一次DNS解析、三次握手、传输和四次挥手。反复创建和断开TCP连接的开销巨大，这就是短连接。
在HTTP/1.0时代：请求头部支持携带Connection: Keep-Alive，即是在向服务端请求持久连接。如果服务端接受持久连接，则会在响应header中同样携带Connection: Keep-Alive，这样客户端便会继续使用同一个TCP连接发送接下来的若干请求。（Keep-Alive的默认参数是[timout=5, max=100]，即一个TCP连接可以服务至多5秒内的100次请求）
在HTTP/1.1时代：持久连接成为默认的连接方式；由于长链接有个串行导致的阻塞弊端，因此提出了pipelining概念，支持同时发送多个请求，但是依然有缺点，就是回来的顺序是按照请求的先后顺序。
在HTTP/2.0时代：提出了multiplexing技术，能够让多个请求和响应的传输完全混杂在一起进行，通过streamId来互相区别。这彻底解决了串行阻塞问题，同时还允许给每个请求设置优先级，服务端会先响应优先级高的请求。

HTTP连接和Socket连接

HTTP连接是基于Socket连接连接实现的，可以理解为 一开始Socket处于阻塞状态，接收到客户端请求后，开始处理Socket，触发了一个对HTTP请求处理的内容写进了Socket的事件，也就完成了对客户端的回复。这是一个被动的过程，是客户端触发了处理Socket的方法才能让服务端返回内容。这就是HTTP连接。而如果服务端拿到这个Socket进行内容的写入，则是主动的，这也就是所谓的长连接（Socket连接）。因此不能把HTTP的持久连接和长连接混为一谈。长连接可以让服务端主动推数据给客户端的过，而HTTP连接只是请求后响应的过程，HTTP的持久连接就是使用同个Socket对处理内容进行写入的（请求-响应）过程。

长连接的维持

由于各种环境因素可能会使TCP连接断开，比如说：服务器端或客户端主机down了，网络故障，或者两者之间长时间没有数据传输，网络防火墙可能会断开该连接以释放网络资源。所以当一个socket连接中没有数据的传输，那么为了维持连接需要发送心跳消息~~具体心跳消息格式、时间间隔等是开发者自己定义的。