HTTP2

深入理解 HTTP2

作者Himpq，发布于 。 324 次浏览 。 留下评论

众所周知，HTTP2是使用二进制来传输数据的，相比于HTTP/1.1的明文传输可读性很差，并且大部分浏览器只支持加密的HTTP2，所以对于大部分介绍先基于HTTP/1.1再通过Upgrade头进行升级的文章你基本可以不读下去了。

HTTP/1.1与HTTP2的对比

HTTP/1.1仍在被绝大部分网站支持着，且在未来3年内不会被淘汰（猜测）

HTTP/1.1的长连接能有效的减少多文件请求时的延迟，但是服务器返回的数据必须要按照客户端请求的数据进行响应，否则数据会窜台。

相比于HTTP/1.1，HTTP2使用多路复用，简单来说就是定义一个最小的数据单位——帧，各个帧在同一连接上传输，所以不同文件的数据可以交叉传输，但是也是无法发送文件数据的顺序（即发送一个文件你无法先发送尾部再发送头部，必须由头至尾）

HTTP/1.1的请求头响应头在有时Cookie数据量大的时候占用甚至比响应的数据还要大，所以HTTP2使用了头部压缩（HPack）对头部进行压缩，当多个请求头或响应头出现相同的信息时占用明显减少。

连接

连接阶段，对于HTTP/1.1直接连接交换数据即可，而HTTP/2根据网络你们也能看到通过Upgrade头进行升级的例子，但对于直接进行HTTPS连接的HTTP2，双方在握手阶段就会直接交换所支持的协议

大部分都是在ALPN中设置(Python)：

sslsocket.set_alpn_protocols(["h2", "http/1.1"])Code language: CSS (css)

也能从中看到，HTTP2的简写就是h2。

建立连接之后（握手之后），可以通过

sslsocket.selected_alpn_protocol()Code language: CSS (css)

来获取客户端选择使用的协议。

自此，连接阶段结束。

数据传输

在进行正式数据传输前，客户端会先发送一个Magic帧，大小为24字节，其内容为

PRI * HTTP/2.0\r\n\r\nSM\r\n\r\n

其中PRISM对应着棱镜门事件，指的是美国政府的一个监听群众获取群众隐私的计划，其中包括微软雅虎在内的九家公司，这里不再叙述。

由于这是一个HTTP/1.1格式的请求，所以当服务器不支持HTTP2时会处理该错误，以防止进行传输后才发现对方不响应的尴尬事件。

随后便开始传输数据。

数据传输 – 帧

帧真的是HTTP2一奇妙的设计，帧由9个字节的帧头和负载部分组成，二者为一个整体。

其中帧头里面包含的内容：

  • 3字节 —— 负载长度 (Length)
  • 1字节 —— 帧类型 (Type)
  • 1字节 —— 帧标识 (Flags)
  • 4字节 —— 1比特的R标记 + 31比特的流标识

可能有人还不明白比特和字节的关系，一个字节由8个比特组成，比特只有0和1，按照字节储存方式的不同还有字节序（倒着存储字节或正着存储）等。

负载长度告诉了接收者除了读取这9字节的帧头还需要读取多长的数据，帧类型告诉了接收者这是什么帧，帧标识用于标记信息，流标识告诉了这是属于哪个流上的数据，使数据不会窜台。

接下来讲讲帧类型：

  • 0 – Data帧，用于传输数据
  • 1 – Header帧，用于传输请求头和响应头
  • 2 – Priority帧，用于告诉流的优先级
  • 3 – Rst_Stream帧，用于告诉服务器或客户端请求取消，别在这个流上传输数据
  • 4 – Setting帧，用于服务器与客户端之间交换设定（例如帧最大大小）
  • 5 – Push_Promise帧，服务器推送数据（即客户端没有请求但是服务器还是先发过来）
  • 6 – Ping帧，用于长时间不传输数据后询问对方是否还保持着连接
  • 7 – GoAway帧，用于关闭连接（其中附带原因和错误信息）
  • 8 – Window_Update帧，用于实现流量控制
  • 9 – Continuation帧，用于对头部的附加

共10个帧类型，其中真正常用的只有Data帧，Header帧，Rst_Stream帧，Setting帧，GoAway帧，Window_Update帧

帧类型等到下次再进行详解（从数据层面提供例子详细解说，而不是单纯给你个框架）

数据传输 – 流

流用于区分帧，可以想象为帧在流上跑，流组成了一个通道（连接）。

其中最特殊的流就是流标识为0的流（下面简称流0）

流0是其他流的爹，包括流量窗口也必须先过流0这一关，流0地位差不多就相当于整个连接。

流0通常用于传输Setting帧、GoAway帧、Ping帧、Window_Update帧，其他帧基本不会在流0上传输。

如何新建一个流？只需在发送Header帧时设置好流标识（随便设）即可，然后数据就会标记上相应的流标识。

数据传输 – 流量控制

流量控制用于控制服务器或客户端负载，流量控制由Window_Update帧实现，且只对Data帧生效（即其他帧不受流量窗口控制）。流量控制不包括帧头。

流量窗口就是一个数字，按照Data帧传输的数据量和发送端负载情况进行减少或增加。

假设流0的流量窗口为16384(字节)，流1的流量窗口也是16384，当服务器传输给客户端1000字节大小的Data帧时流0和流1的流量窗口都会减去1000

当流0的流量窗口为0的时候所有流都无法传输数据，即使其他流还有流量窗口

当其他流的流量窗口为0且流0的流量窗口不为0时，那些流量窗口为0的流可以继续传输数据，但是流量窗口为0的流无法传输数据。

所有流传输的Data帧大小都会加在一起在流0上扣除，流0代表的即整个连接。

当流量窗口为0的时候，需要等待客户端/服务器发送Window_Update帧来更新流量窗口大小才可继续发送数据。

等待更新

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