HTTP/2 协议 服务器推送提升http响应速度

这是我第3篇简书。

虽然做了一些项目了,但是对http整个过程还是有点模糊(相信很多同学也不一定说的出来)。
良好的习惯中有一点就是事后多整理[微笑],那么我来梳理下。

一次完整的http请求过程

详细见大神的博客:
http://www.blogjava.net/zjusuyong/articles/304788.html

一、传统的页面请求方式

下面是一个非常简单的 HTML 网页文件index.html。

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <link rel="stylesheet" href="style.css">
</head>
<body>
  <h1>hello world</h1>
  <img src="head.png">
</body>
</html>

这个网页包含一张样式表style.css和一个图片文件head.png。为了渲染这个网页,浏览器会发出三个请求。
这些信息通过请求头(header)发送给服务器。

1.HTTP请求格式主要有四部分组成,分别是:请求行、请求头、空行、消息体,每部分内容占一行。

2.服务器接收处理完请求后返回一个HTTP相应消息给客户端。HTTP响应消息的格式包括:状态行、响应头、空行、消息体。每部分内容占一行。

  • 第一个请求是index.html。
  GET /index.html HTTP/1.1
  • 第二、三个请求: 服务器收到第一个请求,就把index.html发送给浏览器。浏览器发现里面包含了样式表和图片,于是再发出两个请求。
GET /style.css HTTP/1.1   和   GET /head.png HTTP/1.1

这就是传统的网页请求方式。它有两个问题,一是至少需要两轮 HTTP 通信,二是收到样式文件之前,网页都会显示一片空白,这个阶段一旦超过2秒,用户体验就会非常不好(网很慢的话)。

二、传统方式的改进

①减少 HTTP 请求:减少网站上的对象数量;最小化网站上的重定向数量;使用css sprites技术;将js代码和css样式分别合并到一个共享的文件等。
②压缩图片,图片改成 Base64 编码的Data URL等。
③预加载(preload),延迟加载。

一种解决办法就是把外部资源合并在网页文件里面,减少 HTTP 请求。比如,把样式表的内容写在<style>标签之中,把图片改成 Base64 编码的Data URL。

<link rel="preload" href="/styles.css" as="style">
<link rel="preload" href="/head.png" as="image">

对于上例来说,preload命令并没有什么帮助。但是,如果前一个网页就使用这个命令,预加载后一个网页需要的资源,那么用户打开后一个网页时,就会感觉速度飞快。
这两种方法都有缺点。第一种方法虽然减少了 HTTP 请求,但是把不同类型的代码合并在一个文件里,违反了分工原则。第二种方法只是提前了下载时间,并没有减少 HTTP 请求。

三、HTTP/2 服务器推送

服务器推送(server push)指的是,还没有收到浏览器的请求,服务器就把各种资源推送给浏览器。需要自己设置好。

比如,浏览器只请求了index.html,但是服务器把index.html、style.css、head.png全部发送给浏览器。这样的话,只需要一轮HTTP 通信,浏览器就得到了全部资源,提高了性能。

原来的请求头信息(header)是直接传输文本,HTTP/2协议中是压缩后传输。原来是同一个 TCP 连接里面,上一个回应(response)发送完了,服务器才能发送下一个,现在可以多个回应一起发送。

四、Nginx

Nginx (engine x) 是一个高性能的HTTP和反向代理服务器。特点是占有内存少,并发能力强。

首先要做好一个Nginx容器,具体配置方法以后再写。

下面简述一下用nginx来改善上述例子:

server {
    listen 443 ssl http2;
    server_name  localhost;

    ssl                      on;
    ssl_certificate          /etc/nginx/certs/example.crt;
    ssl_certificate_key      /etc/nginx/certs/example.key;

    ssl_session_timeout  5m;

    ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5;
    ssl_protocols SSLv3 TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
    ssl_prefer_server_ciphers   on;

    location / {
      root   /usr/mytest/nginx/html;
      index  index.html index.htm;
      http2_push /style.css;       //重点在这里!推送请求
      http2_push /head.png;     //推送请求
    }
}

意思是,将 443 端口的部分改成上面的样子,如果用户请求根路径/,就推送style.css和head.png。

启动容器:

$ docker container run \
  --rm \
  --name mynginx \
  --volume "$PWD/html":/usr/mytest/nginx/html \
  --volume "$PWD/conf":/etc/nginx \
  -p 127.0.0.2:8080:80 \
  -p 127.0.0.2:8081:443 \
  -d \
  nginx

打开浏览器,访问 https://127.0.0.2:8081 。浏览器会提示证书不安全,继续访问。打开"开发者工具",切换到 Network 面板,可以看到只发送了一次请求,style.css和head.png都是推送过来的。

五、Apache 实现

配置文件httpd.conf或者.htaccess里面打开服务器推送

<FilesMatch "\index.html$">
    Header add Link "</styles.css>; rel=preload; as=style"
    Header add Link "</head.png>; rel=preload; as=image"
</FilesMatch>

六、后端实现

后端应用产生 HTTP 回应的头信息Link命令。服务器发现有这个头信息,就会进行服务器推送。

Link: </styles.css>; rel=preload; as=style,</head.png>; rel=preload; as=image

最后:
但是,服务器推送有一个很麻烦的问题。

需要推送的资源文件,如果浏览器已经有缓存,推送就是浪费带宽。即使推送的文件版本更新,浏览器也会优先使用本地缓存。
一种解决办法是,只对第一次访问的用户开启服务器推送。下面是 Nginx 官方给出的示例,根据 Cookie 判断是否为第一次访问。

server {
    listen 443 ssl http2 default_server;

    ssl_certificate ssl/certificate.pem;
    ssl_certificate_key ssl/key.pem;

    root /var/www/html;
    http2_push_preload on;

    location = /demo.html {
        add_header Set-Cookie "session=1";
        add_header Link $resources;
    }
}


map $http_cookie $resources {
    "~*session=1" "";
    default "</style.css>; as=style; rel=preload";
}
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