grpc之http2协议

gRPC 是基于 HTTP/2 协议的,要深刻理解 gRPC,理解下 HTTP/2 是必要的。

演进

http2.0的前世是http1.0和http1.1这两兄弟。虽然之前仅仅只有两个版本,但这两个版本所包含的协议规范之庞大,足以让任何一个有经验的工程师为之头疼。http1.0诞生于1996年,协议文档足足60页。之后第三年,http1.1也随之出生,协议文档膨胀到了176页。 不过和我们手机端app升级不同的是,网络协议新版本并不会马上取代旧版本。实际上,1.0和1.1在之后很长的一段时间内一直并存,这是由于网络基础设施更新缓慢所决定的。今天的http2.0也是一样,新版协议再好也需要业界的产品锤炼,需要基础设施逐年累月的升级换代才能普及。

HTTP站在TCP之上理解http协议之前一定要对TCP有一定基础的了解。HTTP是建立在TCP协议之上,TCP协议作为传输层协议其实离应用层并不远。HTTP协议的瓶颈及其优化技巧都是基于TCP协议本身的特性。比如TCP建立连接时三次握手有1.5个RTT(round-trip time)的延迟,为了避免每次请求的都经历握手带来的延迟,应用层会选择不同策略的http长链接方案。又比如TCP在建立连接的初期有慢启动(slow start)的特性,所以连接的重用总是比新建连接性能要好。

http诞生之初主要是应用于web端内容获取,那时候内容还不像现在这样丰富,排版也没那么精美,用户交互的场景几乎没有。对于这种简单的获取网页内容的场景,http表现得还算不错。但随着互联网的发展和web2.0的诞生,更多的内容开始被展示(更多的图片文件),排版变得更精美(更多的css),更复杂的交互也被引入(更多的js)。用户打开一个网站首页所加载的数据总量和请求的个数也在不断增加。 今天绝大部分的门户网站首页大小都会超过2M,请求数量可以多达100个。另一个广泛的应用是在移动互联网的客户端app,不同性质的app对http的使用差异很大。对于电商类app,加载首页的请求也可能多达10多个。对于微信这类IM,http请求可能仅限于语音和图片文件的下载,请求出现的频率并不算高。

HTTP/1.x存在的问题

HTTP 协议可以算是现阶段 Web 上面最通用的协议了,在之前很长一段时间,很多应用都是基于 HTTP/1.x 协议,HTTP/1.x 协议是一个文本协议,可读性非常好,但其实并不高效。

Parser

如果要解析一个完整的 HTTP 请求,首先我们需要能正确的读出 HTTP header。HTTP header 各个 fields 使用 \r\n 分隔,然后跟 body 之间使用 \r\n\r\n 分隔。解析完 header 之后,我们才能从 header 里面的 content-length 拿到 body 的 size,从而读取 body。
这套解析流程其实并不高效,因为我们需要读取多次,才能将一个完整的 HTTP 请求给解析出来。虽然在代码实现上面,有很多优化方式,譬如:

  • 一次将一大块数据读取到 buffer 里面避免多次 IO read
  • 读取的时候直接匹配 \r\n 的方式流式解析

但上面的方式对于高性能服务来说,终归还是会有开销,其实最主要的问题在于,HTTP/1.x 的协议是 文本协议,是给人看的,对机器不友好,如果要对机器友好,二进制协议才是更好的选择。

Request/Response

HTTP/1.x 另一个问题就在于它的交互模式,一个连接每次只能一问一答,也就是client 发送了 request 之后,必须等到 response,才能继续发送下一次请求
这套机制是非常简单,但会造成网络连接利用率不高。如果需要同时进行大量的交互,client 需要跟 server 建立多条连接,但连接的建立也是有开销的,所以为了性能,通常这些连接都是长连接一直保活的,虽然对于 server 来说同时处理百万连接也没啥太大的挑战,但终归效率不高。

每个 TCP 连接同时只能处理一个请求 - 响应,浏览器按 FIFO 原则处理请求,如果上一个响应没返回,后续请求 - 响应都会受阻。为了解决此问题,出现了 管线化 - pipelining 技术,但是管线化存在诸多问题,比如第一个响应慢还是会阻塞后续响应、服务器为了按序返回相应需要缓存多个响应占用更多资源、浏览器中途断连重试服务器可能得重新处理多个请求、还有必须客户端 - 代理 - 服务器都支持管线化

push

用 HTTP/1.x 做过推送的同学,大概就知道有多么的痛苦,因为 HTTP/1.x 并没有推送机制。所以通常两种做法:

  • Long polling 方式,也就是直接给 server 挂一个连接,等待一段时间(譬如 1 分钟),如果 server 有返回或者超时,则再次重新 poll。
  • Web-socket,通过 upgrade 机制显式的将这条 HTTP 连接变成裸的 TCP,进行双向交互。
无压缩

Header 内容,而且每次请求 Header 不会变化太多,没有相应的压缩传输优化方案

明文传输不安全

HTTP/2

虽然 HTTP/1.x 协议可能仍然是当今互联网运用最广泛的协议,但随着 Web 服务规模的不断扩大,HTTP/1.x 越发显得捉紧见拙,我们急需另一套更好的协议来构建我们的服务,于是就有了 HTTP/2。

HTTP/2 是一个二进制协议,这也就意味着它的可读性几乎为 0,但幸运的是,我们还是有很多工具,譬如 Wireshark, 能够将其解析出来。

在了解 HTTP/2 之前,需要知道一些通用术语:

  • Stream: 一个双向流,一条连接可以有多个 streams。
  • Message: 也就是逻辑上面的 request,response。
  • Frame::数据传输的最小单位。每个 Frame 都属于一个特定的 stream 或者整个连接。一个 message 可能有多个 frame 组成。

Frame Format
Frame 是 HTTP/2 里面最小的数据传输单位,一个 Frame 定义如下:

+-----------------------------------------------+
|                 Length (24)                   |
+---------------+---------------+---------------+
|   Type (8)    |   Flags (8)   |
+-+-------------+---------------+-------------------------------+
|R|                 Stream Identifier (31)                      |
+=+=============================================================+
|                   Frame Payload (0...)                      ...
+---------------------------------------------------------------+
  • Length:也就是 Frame 的长度,默认最大长度是 16KB,如果要发送更大的 Frame,需要显式的设置 max frame size。
  • Type:Frame 的类型,譬如有 DATA,HEADERS,PRIORITY 等。
  • Flag 和 R:保留位,可以先不管。
  • Stream Identifier:标识所属的 stream,如果为 0,则表示这个 frame 属于整条连接。
  • Frame Payload:根据不同 Type 有不同的格式。

可以看到,Frame 的格式定义还是非常的简单.
HTTP/2 通过 stream 支持了连接的多路复用,提高了连接的利用率。Stream 有很多重要特性:

  • 一条连接可以包含多个 streams,多个 streams 发送的数据互相不影响。
  • Stream 可以被 client 和 server 单方面或者共享使用。
  • Stream 可以被任意一段关闭。
  • Stream 会确定好发送 frame 的顺序,另一端会按照接受到的顺序来处理
  • Stream 用一个唯一 ID 来标识。

这里在说一下 Stream ID,如果是 client 创建的 stream,ID 就是奇数,如果是 server 创建的,ID 就是偶数。ID 0x00 和 0x01 都有特定的使用场景。Stream ID 不可能被重复使用,如果一条连接上面 ID 分配完了,client 会新建一条连接。而 server 则会给 client 发送一个 GOAWAY frame 强制让 client 新建一条连接。

Priority
因为一条连接允许多个 streams 在上面发送 frame,那么在一些场景下面,我们还是希望 stream 有优先级,方便对端为不同的请求分配不同的资源。譬如对于一个 Web 站点来说,优先加载重要的资源,而对于一些不那么重要的图片啥的,则使用低的优先级。

我们还可以设置 Stream Dependencies,形成一棵 streams priority tree。假设 Stream A 是 parent,Stream B 和 C 都是它的孩子,B 的 weight 是 4,C 的 weight 是 12,假设现在 A 能分配到所有的资源,那么后面 B 能分配到的资源只有 C 的 1/3。

Flow Control
HTTP/2 也支持流控,如果 sender 端发送数据太快,receiver 端可能因为太忙,或者压力太大,或者只想给特定的 stream 分配资源,receiver 端就可能不想处理这些数据。譬如,如果 client 给 server 请求了一个视频,但这时候用户暂停观看了,client 就可能告诉 server 别在发送数据了。

虽然 TCP 也有 flow control,但它仅仅只对一个连接有效果。HTTP/2 在一条连接上面会有多个 streams,有时候,我们仅仅只想对一些 stream 进行控制,所以 HTTP/2 单独提供了流控机制。Flow control 有如下特性:

  • Flow control 是单向的。Receiver 可以选择给 stream 或者整个连接设置 window size。
  • Flow control 是基于信任的。Receiver 只是会给 sender 建议它的初始连接和 stream 的 flow control window size。
  • Flow control 不可能被禁止掉。当 HTTP/2 连接建立起来之后,client 和 server 会交换 SETTINGS frames,用来设置 flow control window size。

这里需要注意,HTTP/2 默认的 window size 是 64 KB,这个值在实际中可能偏小。

HPACK
在一个 HTTP 请求里面,我们通常在 header 上面携带很多该请求的元信息,用来描述要传输的资源以及它的相关属性。在 HTTP/1.x 时代,我们采用纯文本协议,并且使用 \r\n 来分隔,如果我们要传输的元数据很多,就会导致 header 非常的庞大. 。另外,多数时候,在一条连接上面的多数请求,其实 header 差不了多少,譬如我们第一个请求可能 GET /a.txt,后面紧接着是 GET /b.txt,两个请求唯一的区别就是 URL path 不一样,但我们仍然要将其他所有的 fields 完全发一遍。

HTTP/2 为了结果这个问题,使用了 HPACK. HPACK 提供了一个静态和动态的 table,静态 table 定义了通用的 HTTP header fields,譬如 method,path 等。发送请求的时候,只要指定 field 在静态 table 里面的索引,双方就知道要发送的 field 是什么了。 对于动态 table,初始化为空,如果两边交互之后,发现有新的 field,就添加到动态 table 上面,这样后面的请求就可以跟静态 table 一样,只需要带上相关的 index 就可以了。同时,为了减少数据传输的大小,使用 Huffman 进行编码。

对比

image.png

http2.0的格式定义更接近tcp层的方式,这张二机制的方式十分高效且精简。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,剩下的payload就是request的正文了。

虽然看上去协议的格式和http1.x完全不同了,实际上http2.0并没有改变http1.x的语义,只是把原来http1.x的header和body部分用frame重新封装了一层而已.

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连接共享

http2.0要解决的一大难题就是多路复用(MultiPlexing),即连接共享。

在一个 TCP 连接上,我们可以向对方不断发送帧,每帧的 stream identifier 的标明这一帧属于哪个流,然后在对方接收时,根据 stream identifier 拼接每个流的所有帧组成一整块数据。
把 HTTP/1.1 每个请求都当作一个流,那么多个请求变成多个流,请求响应数据分成多个帧,不同流中的帧交错地发送给对方,这就是 HTTP/2 中的多路复用。

上面协议解析中提到的stream id就是用作连接共享机制的.一个request对应一个stream并分配一个id,这样一个连接上可以有多个stream,每个stream的frame可以随机的混杂在一起,接收方可以根据stream id将frame再归属到各自不同的request里面。多路复用(MultiPlexing),这个功能相当于是长连接的增强,每个request可以随机的混杂在一起,接收方可以根据request的id将request再归属到各自不同的服务端请求里面。另外多路复用中,也支持了流的优先级(Stream dependencies),允许客户端告诉server哪些内容是更优先级的资源,可以优先传输。

header压缩
前面提到过http1.x的header由于cookie和user agent很容易膨胀,而且每次都要重复发送。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。

重置连接表现更好
很多app客户端都有取消图片下载的功能场景,对于http1.x来说,是通过设置tcp segment里的reset flag来通知对端关闭连接的。这种方式会直接断开连接,下次再发请求就必须重新建立连接。http2.0引入RST_STREAM类型的frame,可以在不断开连接的前提下取消某个request的stream,表现更好。
Server Push
Server Push的功能前面已经提到过,http2.0能通过push的方式将客户端需要的内容预先推送过去,所以也叫“cache push”。另外有一点值得注意的是,客户端如果退出某个业务场景,出于流量或者其它因素需要取消server push,也可以通过发送RST_STREAM类型的frame来做到。

流量控制
每个 http2 流都拥有自己的公示的流量窗口,它可以限制另一端发送数据。对于每个流来说,两端都必须告诉对方自己还有足够的空间来处理新的数据,而在该窗口被扩大前,另一端只被允许发送这么多数据。

流 - Stream

流只是一个逻辑上的概念,代表 HTTP/2 连接中在客户端和服务器之间交换的独立双向帧序列,每个帧的 Stream Identifier 字段指明了它属于哪个流。

流有以下特性:

  • 单个 h2 连接可以包含多个并发的流,两端之间可以交叉发送不同流的帧
  • 流可以由客户端或服务器来单方面地建立和使用,或者共享
  • 流可以由任一方关闭
  • 帧在流上发送的顺序非常重要,最后接收方会把相同 Stream Identifier (同一个流) 的帧重新组装成完整消息报文

二进制分帧层

HTTP/2 所有性能增强的核心在于新的二进制分帧层,它定义了如何封装 HTTP 消息并在客户端与服务器之间传输。

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这里所谓的“层”,指的是位于套接字接口与应用可见的高级 HTTP API 之间一个经过优化的新编码机制:HTTP 的语义(包括各种动词、方法、标头)都不受影响,不同的是传输期间对它们的编码方式变了。 HTTP/1.x 协议以换行符作为纯文本的分隔符,而 HTTP/2 将所有传输的信息分割为更小的消息和帧,并采用二进制格式对它们编码。

这样一来,客户端和服务器为了相互理解,都必须使用新的二进制编码机制:HTTP/1.x 客户端无法理解只支持 HTTP/2 的服务器,反之亦然。 不过不要紧,现有的应用不必担心这些变化,因为客户端和服务器会替我们完成必要的分帧工作。

数据流、消息和帧

新的二进制分帧机制改变了客户端与服务器之间交换数据的方式。 为了说明这个过程,我们需要了解 HTTP/2 的三个概念:

  • 数据流:已建立的连接内的双向字节流,可以承载一条或多条消息。
  • 消息:与逻辑请求或响应消息对应的完整的一系列帧。
  • 帧:HTTP/2 通信的最小单位,每个帧都包含帧头,至少也会标识出当前帧所属的数据流。

这些概念的关系总结如下:

  • 所有通信都在一个 TCP 连接上完成,此连接可以承载任意数量的双向数据流。
  • 每个数据流都有一个唯一的标识符和可选的优先级信息,用于承载双向消息
  • 每条消息都是一条逻辑 HTTP 消息(例如请求或响应),包含一个或多个帧。
  • 帧是最小的通信单位,承载着特定类型的数据,例如 HTTP 标头、消息负载等等。 来自不同数据流的帧可以交错发送,然后再根据每个帧头的数据流标识符重新组装。


    image.png

简言之,HTTP/2 将 HTTP 协议通信分解为二进制编码帧的交换,这些帧对应着特定数据流中的消息。所有这些都在一个 TCP 连接内复用。 这是 HTTP/2 协议所有其他功能和性能优化的基础。

请求与响应复用

在 HTTP/1.x 中,如果客户端要想发起多个并行请求以提升性能,则必须使用多个 TCP 连接。
HTTP/2 中新的二进制分帧层突破了这些限制,实现了完整的请求和响应复用:客户端和服务器可以将 HTTP 消息分解为互不依赖的帧,然后交错发送,最后再在另一端把它们重新组装起来。

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快照捕捉了同一个连接内并行的多个数据流。 客户端正在向服务器传输一个 DATA 帧(数据流 5),与此同时,服务器正向客户端交错发送数据流 1 和数据流 3 的一系列帧。因此,一个连接上同时有三个并行数据流。

将 HTTP 消息分解为独立的帧,交错发送,然后在另一端重新组装是 HTTP 2 最重要的一项增强,事实上,这个机制会在整个网络技术栈中引发一系列连锁反应,从而带来巨大的性能提升,让我们可以

  • 并行交错地发送多个请求,请求之间互不影响。
  • 并行交错地发送多个响应,响应之间互不干扰。
  • 使用一个连接并行发送多个请求和响应
数据流优先级

将 HTTP 消息分解为很多独立的帧之后,我们就可以复用多个数据流中的帧,客户端和服务器交错发送和传输这些帧的顺序就成为关键的性能决定因素。 为了做到这一点,HTTP/2 标准允许每个数据流都有一个关联的权重和依赖关系:

  • 可以向每个数据流分配一个介于 1 至 256 之间的整数。
  • 每个数据流与其他数据流之间可以存在显式依赖关系。

数据流依赖关系和权重的组合让客户端可以构建和传递“优先级树”,表明它倾向于如何接收响应。 反过来,服务器可以使用此信息通过控制 CPU、内存和其他资源的分配设定数据流处理的优先级,在资源数据可用之后,带宽分配可以确保将高优先级响应以最优方式传输至客户端。

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HTTP/2 内的数据流依赖关系通过将另一个数据流的唯一标识符作为父项引用进行声明;如果忽略标识符,相应数据流将依赖于“根数据流”。 声明数据流依赖关系指出,应尽可能先向父数据流分配资源,然后再向其依赖项分配资源。 换句话说,“请先处理和传输响应 D,然后再处理和传输响应 C”。

共享相同父项的数据流(即,同级数据流)应按其权重比例分配资源。 例如,如果数据流 A 的权重为 12,其同级数据流 B 的权重为 4,那么要确定每个数据流应接收的资源比例,请执行以下操作:

将所有权重求和:4 + 12 = 16
将每个数据流权重除以总权重:A = 12/16, B = 4/16
因此,数据流 A 应获得四分之三的可用资源,数据流 B 应获得四分之一的可用资源;数据流 B 获得的资源是数据流 A 所获资源的三分之一。

我们来看一下上图中的其他几个操作示例。 从左到右依次为:

数据流 A 和数据流 B 都没有指定父依赖项,依赖于显式“根数据流”;A 的权重为 12,B 的权重为 4。因此,根据比例权重:数据流 B 获得的资源是 A 所获资源的三分之一。
数据流 D 依赖于根数据流;C 依赖于 D。 因此,D 应先于 C 获得完整资源分配。 权重不重要,因为 C 的依赖关系拥有更高的优先级。
数据流 D 应先于 C 获得完整资源分配;C 应先于 A 和 B 获得完整资源分配;数据流 B 获得的资源是 A 所获资源的三分之一。
数据流 D 应先于 E 和 C 获得完整资源分配;E 和 C 应先于 A 和 B 获得相同的资源分配;A 和 B 应基于其权重获得比例分配。
如上面的示例所示,数据流依赖关系和权重的组合明确表达了资源优先级,这是一种用于提升浏览性能的关键功能,网络中拥有多种资源类型,它们的依赖关系和权重各不相同。 不仅如此,HTTP/2 协议还允许客户端随时更新这些优先级,进一步优化了浏览器性能。 换句话说,我们可以根据用户互动和其他信号更改依赖关系和重新分配权重。

每个来源一个连接

有了新的分帧机制后,HTTP/2 不再依赖多个 TCP 连接去并行复用数据流;每个数据流都拆分成很多帧,而这些帧可以交错,还可以分别设定优先级。 因此,所有 HTTP/2 连接都是永久的,而且仅需要每个来源一个连接,随之带来诸多性能优势。

大多数 HTTP 传输都是短暂且急促的,而 TCP 则针对长时间的批量数据传输进行了优化。 通过重用相同的连接,HTTP/2 既可以更有效地利用每个 TCP 连接,也可以显著降低整体协议开销。 不仅如此,使用更少的连接还可以减少占用的内存和处理空间,也可以缩短完整连接路径(即,客户端、可信中介和源服务器之间的路径) 这降低了整体运行成本并提高了网络利用率和容量。 因此,迁移到 HTTP/2 不仅可以减少网络延迟,还有助于提高通量和降低运行成本。

流控制

流控制是一种阻止发送方向接收方发送大量数据的机制,以免超出后者的需求或处理能力:发送方可能非常繁忙、处于较高的负载之下,也可能仅仅希望为特定数据流分配固定量的资源。 例如,客户端可能请求了一个具有较高优先级的大型视频流,但是用户已经暂停视频,客户端现在希望暂停或限制从服务器的传输,以免提取和缓冲不必要的数据。 再比如,一个代理服务器可能具有较快的下游连接和较慢的上游连接,并且也希望调节下游连接传输数据的速度以匹配上游连接的速度来控制其资源利用率;等等。

上述要求会让您想到 TCP 流控制吗?您应当想到这一点;因为问题基本相同(请参阅流控制)。 不过,由于 HTTP/2 数据流在一个 TCP 连接内复用,TCP 流控制既不够精细,也无法提供必要的应用级 API 来调节各个数据流的传输。 为了解决这一问题,HTTP/2 提供了一组简单的构建块,这些构建块允许客户端和服务器实现其自己的数据流和连接级流控制:

  • 流控制具有方向性。 每个接收方都可以根据自身需要选择为每个数据流和整个连接设置任意的窗口大小。
  • 流控制基于信用。 每个接收方都可以公布其初始连接和数据流流控制窗口(以字节为单位),每当发送方发出 DATA 帧时都会减小,在接收方发出 WINDOW_UPDATE 帧时增大。
  • 流控制无法停用。 建立 HTTP/2 连接后,客户端将与服务器交换 SETTINGS 帧,这会在两个方向上设置流控制窗口。 流控制窗口的默认值设为 65,535 字节,但是接收方可以设置一个较大的最大窗口大小(2^31-1 字节),并在接收到任意数据时通过发送 WINDOW_UPDATE 帧来维持这一大小。

HTTP/2 未指定任何特定算法来实现流控制。 不过,它提供了简单的构建块并推迟了客户端和服务器实现,可以实现自定义策略来调节资源使用和分配,以及实现新传输能力。

例如,应用层流控制允许浏览器仅提取一部分特定资源,通过将数据流流控制窗口减小为零来暂停提取,稍后再行恢复。 换句话说,它允许浏览器提取图像预览或首次扫描结果,进行显示并允许其他高优先级提取继续,然后在更关键的资源完成加载后恢复提取。

服务器推送

HTTP/2 新增的另一个强大的新功能是,服务器可以对一个客户端请求发送多个响应。 换句话说,除了对最初请求的响应外,服务器还可以向客户端推送额外资源(图 12-5),而无需客户端明确地请求。


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注:HTTP/2 打破了严格的请求-响应语义,支持一对多和服务器发起的推送工作流,在浏览器内外开启了全新的互动可能性。

为什么在浏览器中需要一种此类机制呢?一个典型的网络应用包含多种资源,客户端需要检查服务器提供的文档才能逐个找到它们。 那为什么不让服务器提前推送这些资源,从而减少额外的延迟时间呢? 服务器已经知道客户端下一步要请求什么资源,这时候服务器推送即可派上用场。

事实上,如果您在网页中内联过 CSS、JavaScript,或者通过数据 URI 内联过其他资产(请参阅资源内联),那么您就已经亲身体验过服务器推送了。 对于将资源手动内联到文档中的过程,我们实际上是在将资源推送给客户端,而不是等待客户端请求。 使用 HTTP/2,我们不仅可以实现相同结果,还会获得其他性能优势。 推送资源可以进行以下处理:

由客户端缓存
在不同页面之间重用
与其他资源一起复用
由服务器设定优先级
被客户端拒绝

PUSH_PROMISE 101

所有服务器推送数据流都由 PUSH_PROMISE 帧发起,表明了服务器向客户端推送所述资源的意图,并且需要先于请求推送资源的响应数据传输。 这种传输顺序非常重要:客户端需要了解服务器打算推送哪些资源,以免为这些资源创建重复请求。 满足此要求的最简单策略是先于父响应(即,DATA 帧)发送所有 PUSH_PROMISE 帧,其中包含所承诺资源的 HTTP 标头。

在客户端接收到 PUSH_PROMISE 帧后,它可以根据自身情况选择拒绝数据流(通过 RST_STREAM 帧)。 (例如,如果资源已经位于缓存中,便可能会发生这种情况。) 这是一个相对于 HTTP/1.x 的重要提升。 相比之下,使用资源内联(一种受欢迎的 HTTP/1.x“优化”)等同于“强制推送”:客户端无法选择拒绝、取消或单独处理内联的资源。

使用 HTTP/2,客户端仍然完全掌控服务器推送的使用方式。 客户端可以限制并行推送的数据流数量;调整初始的流控制窗口以控制在数据流首次打开时推送的数据量;或完全停用服务器推送。 这些优先级在 HTTP/2 连接开始时通过 SETTINGS 帧传输,可能随时更新。

标头压缩

每个 HTTP 传输都承载一组标头,这些标头说明了传输的资源及其属性。 在 HTTP/1.x 中,此元数据始终以纯文本形式,通常会给每个传输增加 500–800 字节的开销。如果使用 HTTP Cookie,增加的开销有时会达到上千字节。 (请参阅测量和控制协议开销。) 为了减少此开销和提升性能,HTTP/2 使用 HPACK 压缩格式压缩请求和响应标头元数据,这种格式采用两种简单但是强大的技术:

  1. 这种格式支持通过静态霍夫曼代码对传输的标头字段进行编码,从而减小了各个传输的大小。
  2. 这种格式要求客户端和服务器同时维护和更新一个包含之前见过的标头字段的索引列表(换句话说,它可以建立一个共享的压缩上下文),此列表随后会用作参考,对之前传输的值进行有效编码。

利用霍夫曼编码,可以在传输时对各个值进行压缩,而利用之前传输值的索引列表,我们可以通过传输索引值的方式对重复值进行编码,索引值可用于有效查询和重构完整的标头键值对。

image.png

作为一种进一步优化方式,HPACK 压缩上下文包含一个静态表和一个动态表:静态表在规范中定义,并提供了一个包含所有连接都可能使用的常用 HTTP 标头字段(例如,有效标头名称)的列表;动态表最初为空,将根据在特定连接内交换的值进行更新。 因此,为之前未见过的值采用静态 Huffman 编码,并替换每一侧静态表或动态表中已存在值的索引,可以减小每个请求的大小。

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