解析HTTP/2如何提升网络速度

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简介: 【8月更文挑战第18天】HTTP/1.1通过持久连接、多连接及CDN分片优化了资源加载,但仍受TCP慢启动、带宽竞争及队头阻塞等问题影响。HTTP/2采用单长连接传输所有数据,解决上述问题。

我们知道HTTP/1.1 为网络效率做了大量的优化,最核心的有如下三种方式:

  1. 增加了持久连接;
  2. 浏览器为每个域名最多同时维护 6 个 TCP 持久连接;
  3. 使用 CDN 的实现域名分片机制。

虽然 HTTP/1.1 采取了很多优化资源加载速度的策略,也取得了一定的效果,但是 HTTP/1.1对带宽的利用率却并不理想。主要是由以下三个原因导致的。

  1. TCP 的慢启动。
  2. 同时开启了多条 TCP 连接,那么这些连接会竞争固定的带宽。
  3. HTTP/1.1 队头阻塞的问题。

基于此,HTTP/2 的思路就是一个域名只使用一个 TCP 长连接来传输数据,这样整个页面资源的下载过程只需要一次慢启动,同时也避免了多个 TCP 连接竞争带宽所带来的问题。

队头阻塞的问题,等待请求完成后才能去请求下一个资源,这种方式无疑是最慢的,所以 HTTP/2 需要实现资源的并行请求,也就是任何时候都可以将请求发送给服务器,而并不需要等待其他请求的完成,然后服务器也可以随时返回处理好的请求资源给浏览器。

HTTP/2 最核心、最重要且最具颠覆性的多路复用机制。从图中你会发现每个请求都有一个对应的 ID,如 stream1 表示 index.html 的请求,stream2 表示 foo.css 的请求。这样在浏览器端,就可以随时将请求发送给服务器了。

HTTP/2 使用了多路复用技术,可以将请求分成一帧一帧的数据去传输,这样带来了一个额外的好处,就是当收到一个优先级高的请求时,比如接收到 JavaScript 或者 CSS 关键资源的请求,服务器可以暂停之前的请求来优先处理关键资源的请求。

多路复用的实现HTTP/2 添加了一个二进制分帧层,请求和接收过程如下:

  1. 首先,浏览器准备好请求数据,包括了请求行、请求头等信息,如果是 POST 方法,那么还要有请求体。
  2. 这些数据经过二进制分帧层处理之后,会被转换为一个个带有请求 ID 编号的帧,通过协议栈将这些帧发送给服务器。
  3. 服务器接收到所有帧之后,会将所有相同 ID 的帧合并为一条完整的请求信息。
  4. 然后服务器处理该条请求,并将处理的响应行、响应头和响应体分别发送至二进制分帧层。
  5. 同样,二进制分帧层会将这些响应数据转换为一个个带有请求 ID 编号的帧,经过协议栈发送给浏览器。
  6. 浏览器接收到响应帧之后,会根据 ID 编号将帧的数据提交给对应的请求。

多路复用是 HTTP/2 的最核心功能,它能实现资源的并行传输。多路复用技术是建立在二进制分帧层的基础之上。其实基于二进制分帧层,HTTP/2 还附带实现了很多其他功能。

  1. HTTP/2 提供了请求优先级,可以在发送请求时,标上该请求的优先级,这样服务器接收到请求之后,会优先处理优先级高的请求。
  2. HTTP/2 还可以直接将数据提前推送到浏览器。
  3. HTTP/2 对请求头和响应头进行了压缩。
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