HTTP2 学习

一、HTTP1.x存在的问题

      Http1.0时Connection无法复用，同一时间一个Connection只能处理一个request。Http1.1引入了Request pipelining来解决这一问题，Request pipelining。

　　Requestpipeling在FIFO基础上支持同一Connection并发处理多个Request，这里的FIFO是指Http Response发送顺序必须与Request的发送顺序保持一致。
　　详情前往https://en.wikipedia.org/wiki/HTTP_pipelining。

　　然而它并不完美，仍然有HOL Blocking问题。

     

　　所谓的行首阻塞是因于FIFO的原因，导致后面的Reponse由于其之前的Response由于资源抢占等原因无法输出而Block。

　　由于这样的限制，HTTP/1.0及HTTP/1.1时代需要对Server端创建多个连接，通过提高并发度来降低Latency。

　　另外Http2支持Header压缩，而Header压缩在此前是不支持的，此前一般是对body进行gzip压缩。

 

二、HTTP2的解决方案

　　HTTP2在协议上真正要求不同的Request可以在同一个Connection上交错进行，真正做到多路复用。所带来的好处显而易见，更少的Connection，更好的并发，更高效的网络资源利用。

　　支持流量控制及请求优先级，使得重要的请求优先得到处理，这一点对于应用来说是个大的优化点，以体验为目标，对不同的请求划分优先级以及流量控制，比如异步加载的内容重要性低，可以设置较低优先级。但是个人觉得这一点要做好很难，要依赖于浏览器，应用服务器，应用程序三个地方都有非常好的实现，是否是合理的实现还需要好的度量平台，视效果而定。

　　Server Push机制支持Server端应用程序可以预先输出内容暂未需要的内容，从而降低潜在的延时。举例：可以把css内容与html内容同步输出，而不需要等待html完全输出后，浏览器再加载css。

　　支持对Http Header进行压缩。

　　高效的二进制格式（相对文本格式）传输。

三、原理分析

   

　　将通过Jetty源码来分析Jetty如何支持Http2的
　　Jetty源码地址：git://git.eclipse.org/gitroot/jetty/org.eclipse.jetty.project.git

　　A. Jetty.io&Jetty.server主要类结构图：

Jetty.io主要是对EndPoint及Connection的定义和基本实现，Jetty.server实现了络的交互过程，包装了Socket，Channel，多路复用等实现。这两个包一起对应用程序端或协议格式端提供了网络交互过程，从而实现网络交互过程对于协议及应用的透明。

B. 与Http2协议的结合：

　　Jetty Basic如上图已经介绍，HTTP2的实现只扩展ServerConnection，ServerConnectionFactory即可，相当于Jetty内核上增加插件，扩展性好，另外也不需要关注网络细节

C. 对重点类的重点解读：

 

类名	职责	详细介绍
HTTP2Flusher	Frame输出控制类	重点说明： HTTP2Flusher类中保存了各种Entry队列，Entry中包含Frame数据，其对应的Stream引用，以及对应的CallBack。 主要属性：  Queue<WindowEntry> windows，WindowUpdateFrame类型的保存队列 ArrayQueue<Entry> frames，Frame数据队列  主要方法： window(), prepend(), append(), remove()等都是针对如上Queue的操作 process()真正执行Frame的输出。首先执行Window队列，将Window的窗口设置数据写入到对应的Stream或Session中；然后执行WindowsSize的限流逻辑，若对应的Session或Stream当前WindowSize不大于0，则不发送Frame，否则将WindowSize减去当前Frame的Size，应用于下次限流。最后调用Session中的EndPoint类的write方法将Frame输出
FlowControlStrategy	流控接口定义	重点说明：  其实现类主要实现了依据发送或接收的Frame的数据length，依据固定策略改写Session及Stream的WindowSize，以及Stream另一端EndPoint对于WindowSize的要求，完成输科和输出限流的完整逻辑
Http2Session	ISession的实现类	主要属性： 1. EndPoint endPoint, 表征了此Session的网络端点，对于网络的操作通过调用endPoint的方法实现 2. Generator generator，用于按需生成各种格式的Frame，Frame被最终写入endPoint中  3. Listener listener，Session中被动接口的逻辑实现，面向接口编程，支持多种实现 4. FlowControlStrategy flowControl前面已经讲述 5. HTTP2Flusher flusher前面也已讲述 主要方法： 1.newStream()，创建新的流对象，以及HeaderFrame，将流写入Session的流缓存中，流缓存通过ConcurrentHashMap实现；并将流和HeaderFrame追加到Http2Flusher对象的ArrayQueue中； 2. push(), settings(), ping(), reset()的实现雷同，最终都是将对应格式的Frame放入Http2Flusher的ArrayQueue中。Http2Flusher是真正输出Frame的控制类。 3. onData()，接收DataFrame时的处理方法，首先更新当前FlowControl对象中的WindowSize，并执行Window限流逻辑，若未超出限流控制，则调用Stream的处理方法处理接收到的数据，否则直接丢弃当前Frame，最后将WindowSize恢复之前值 4. onHeaders()接收HeaderFrame时的处理方法，抽象方法，交由子类实现 5. onPriority()，Jetty默认未支持客户端发起的对优先级的支持 6. onReset(), onSettings()，onPing()，onGoAway()，onWindowUpdate()，onConnectionFailure()执行对应逻辑，通过Listener接口，支持对于这些请求数据的自定义实现
HTTP2Stream	IStream的实现类	重点说明：  实现了IStream的主动接口及其被动接口Stream.Listener。其主动接口一般是通过调用对应的ISession接口实现
HTTP2ServerSession	继承HTTP2Session，实现Server端Session特有的逻辑	重点说明： 特有逻辑包括ServerSession在接收onPreface时，需回复一个Settings Frame；在接收Headers请求时需创建RemoteStream对象；当接收ServerPush时，报出异常，HTTP2中Client不能向Server发送Server Push。
DataFrame	HTTP2协议的各种数据格式的封闭	重点说明：  针对不同的数据格式，如ServerPush，Preface等，有对应的子类实现
DataGenerator	构建如上的DataFrame	重点说明： 对于不同的数据格式有不同的子类实现
parser包	对接收的数据格式进行解析	重点说明： 对接收的数据格式进行解析

 

四、如何实现HTTP2

 

HTTP2还未被所有浏览器所支持，因此在实施时要支持多种协议并存.

需要Http Server端支持HTTP2协议，据我所知Tengine尚未支持，已支持的Server列表https://github.com/http2/http2-spec/wiki/Implementations。

若要充分利用HTTP2的所有优点，需要在应用程序端(甚至是JAVA)的输出行为作智能处理，如通过大数据来分析哪些资源适合用Server Push并行输出，哪些资源优先级可以隐藏低，如何在性能与复杂度及维护成本之间做出平衡，需要业内更多的人努力和尝试，