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HTTP不同版本主要特性异同分析

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发表于 2020-6-10 05:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
HTTP有很多版本,每个版本也有自身的差异性, 本文是对HTTP不同版本主要特性的一个概述和总结,希望能帮助到大家。

HTTP1.0

早先1.0HTTP版本,是一种无状态、无连接的应用层协议。

HTTP1.0规定浏览器和服务器保持短暂的连接,浏览器的每次请求都需要与服务器建立一个TCP连接,服务器处理完成后立即断开TCP连接(无连接),服务器不跟踪每个客户端也不记录过去的请求(无状态)。

这种无状态性可以借助cookie/session机制来做身份认证和状态记录。而下面两个问题就比较麻烦了。

首先,无连接的特性导致最大的性能缺陷就是无法复用连接。每次发送请求的时候,都需要进行一次TCP的连接,而TCP的连接释放过程又是比较费事的。这种无连接的特性会使得网络的利用率非常低。

其次就是就是队头阻塞(head of line blocking)。由于HTTP1.0规定下一个请求必须在前一个请求响应到达之前才能发送。假设前一个请求响应一直不到达,那么下一个请求就不发送,同样的后面的请求也给阻塞了。

为了解决这些问题,HTTP1.1出现了。

HTTP1.1

对于HTTP1.1,不仅继承了HTTP1.0简单的特点,还克服了诸多HTTP1.0性能上的问题。

首先是长连接HTTP1.1增加了一个Connection字段,通过设置Keep-Alive可以保持HTTP连接不断开,避免了每次客户端与服务器请求都要重复建立释放建立TCP连接,提高了网络的利用率。如果客户端想关闭HTTP连接,可以在请求头中携带Connection: false来告知服务器关闭请求。

其次,是HTTP1.1支持请求管道化pipelining)。基于HTTP1.1的长连接,使得请求管线化成为可能。管线化使得请求能够并行传输。举个例子来说,假如响应的主体是一个html页面,页面中包含了很多img,这个时候keep-alive就起了很大的作用,能够进行并行发送多个请求。(客户端依据域名来向服务器建立连接,一般PC浏览器会针对单个域名的服务器同时建立6~8个连接,手机端一般控制在4~6个。这也是为什么很多大型网站设置不同的静态资源CDN域名来加载资源。)

需要注意的是,服务器必须按照客户端请求的先后顺序依次回送相应的结果,以保证客户端能够区分出每次请求的响应内容。

也就是说,HTTP管道化可以让我们把先进先出队列从客户端(请求队列)迁移到服务端(响应队列)。

如图所示,客户端同时发了两个请求分别来获取htmlcss,假如说服务器的css资源先准备就绪,服务器也会先发送html再发送css

同时,管道化技术只是使得客户端能够往一个服务器同时发送一组请求,假若客户端想往这个相同的服务器发起另一组请求,也必须等待上一组请求全部响应完毕。

可见,HTTP1.1解决队头阻塞(head of line blocking)还不彻底。同时“管道化”技术存在各种各样的问题,所以很多浏览器要么根本不支持它,要么就直接默认关闭,并且开启的条件很苛刻...

此外,HTTP1.1还加入了缓存处理(强缓存和协商缓存[传送门]),支持断点传输,以及增加了Host字段(使得一个服务器能够用来创建多个Web站点)。

HTTP2.0

HTTP2.0的新特性大致如下:

二进制分帧

HTTP2.0通过在应用层和传输层之间增加一个二进制分帧层,突破了HTTP1.1的性能限制、改进传输性能。

可见,虽然HTTP2.0的协议和HTTP1.x协议之间的规范完全不同了,但是实际上HTTP2.0并没有改变HTTP1.x的语义。
简单来说,HTTP2.0只是把原来HTTP1.xheaderbody部分用frame重新封装了一层而已。

多路复用(连接共享)

下面是几个概念:

  • 流(stream):已建立连接上的双向字节流。

  • 消息:与逻辑消息对应的完整的一系列数据帧。

  • 帧(frame):HTTP2.0通信的最小单位,每个帧包含帧首部,至少也会标识出当前帧所属的流(stream id)。

从图中可见,所有的HTTP2.0通信都在一个连接上完成,这个连接可以承载任意数量的双向数据流。

每个数据流以消息的形式发送,而消息由一或多个帧组成。这些帧可以乱序发送,然后再根据每个帧首部的流标识符(stream id)重新组装。

举个例子,每个请求是一个数据流,数据流以消息的方式发送,而消息又分为多个帧,帧首部记录着stream id用来标识所属的数据流,不同属的帧可以在连接中随机混杂在一起。接收方可以根据stream id将帧再归属到各自不同的请求当中去。

另外,多路复用(连接共享)可能会导致关键请求被阻塞。HTTP2.0里每个数据流都可以设置优先级和依赖,优先级高的数据流会被服务器优先处理和返回给客户端,数据流还可以依赖其他的子数据流。

首部压缩

HTTP1.x中,首部元数据都是以纯文本的形式发送的,通常会给每个请求增加500~800字节的负荷。

比如说cookie,默认情况下,浏览器会在每次请求的时候,把cookie附在header上面发送给服务器。(由于cookie比较大且每次都重复发送,一般不存储信息,只是用来做状态记录和身份认证)

HTTP2.0使用encoder来减少需要传输的header大小,通讯双方各自cache一份header fields表,既避免了重复header的传输,又减小了需要传输的大小。高效的压缩算法可以很大的压缩header,减少发送包的数量从而降低延迟。

服务器推送

服务器除了对最初请求的响应外,服务器还可以额外的向客户端推送资源,而无需客户端明确的请求。

总结

HTTP1.0

  • 无状态、无连接

HTTP1.1

  • 持久连接

  • 请求管道化

  • 增加缓存处理

  • 增加Host字段、支持断点传输等

HTTP2.0

  • 二进制分帧

  • 多路复用(或连接共享)

  • 首部压缩

  • 服务器推送


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