[转载]HTTP/2 介绍 - 协思

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HTTP/2概述

HTTP/2是下一代HTTP协议，主要基于Google的SPDY协议发展而来。目前由组织IETF HTTPbis Working Group进行设计。计划在2015年2月将HTTP/2送IETF成为RFC，在本文发布时HTP/2最新草稿版本为draft-16。

HTTP/2修改了传输方式以减小延时，让网页载入更快。同时在语义上最大程度的兼容HTTP/1.X，包括HTTP方法（GET，POST等），状态码，头信息等。

目前浏览器的支持情况

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CanIUse

服务端支持情况

Apache mod_spdy
Nginx （不支持server push）
Jetty Web Server
node-spdy
……

厂商支持情况

Google
Twitter
Wordpress.com
LINE
Amazon Kindle Fire
Facebook
Akamai
Cloudflare
……

性能改善情况

google选取了TOP 25网站进行测试，结果显示基于明文TCP的SPDY页面载入时间减少了27%~60%，基于SSL的SPDY页面载入时间减少了39%~55%。

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spdy白皮书

HTTP/2的特点

1.基于TLS（可选的）：

HTTP/2可以基于明文的TCP连接，或者基于TLS连接。使用两种连接的进行协议协商的方法是不同的。

HTTP/2仍然沿用"http://","https://"的前缀，仍然沿用80,443端口。这样可以尽量减少对现有的网络设施（代理，防火墙等）进行改动，减小HTTP/2 推广的阻力。另一方面，意味着服务端和客户端需要一种方法来协商协议版本。

如果使"http://"，即使用明文TCP，那么浏览器和服务端直接通过HTTP消息来协商使用的版本。如：支持HTTP/2的客户端在请求头中带上Upgrade: h2c， Connection: Upgrade, HTTP2-Settings。如果服务端也支持HTTP/2那么他们可以协商升级成HTTP/2协议。如果服务端对不支持，直接忽略这些头信息，依然按照HTTP/1.1协议进行处理。

如果使用"https://"，即使用TLS连接，由于历史原因，有两种协议协商方法：NPN，ALPN。NPN全称是Next Protocol Negotiation， ALPN全称Application-Layer Protocol Negotiation。两种协商方法十分类似，在细节上有稍许不同，但是目标一致。在早些时候SPDY主要使用NPN，后来TLS工作小组考察了两种设计，最终选择ALPN作为RFC中的标准。简单的说，未来标准的协商方法是ALPN，不过一些已经实现了SPDY协议的软件为了向下兼容可能会依然兼容NPN。

2.使用二进制而不是文本

在HTTP/2中，直接使用二进制传输，基本的协议单位是帧(frame)，且有固定长度的头以方便解析和多路传输。每个帧都有不同的类型和用途。例如，报头(HEADERS)和数据(DATA)帧组成了基本的HTTP请求和响应；其他帧，例如设置(SETTINGS)和推送承诺(PUSH_PROMISE)则用来实现HTTP/2的其他功能。

其中帧头包括以下信息：

Length:payload的长度（不包括固定长度9字节的头）
Type: frame的类型，不同类型消息体（payload）格式和内容不同
Flags: 针对不同Type有不同的语义
R: 预留，暂时没用
Stream Identifier：stream的标识符
Payload：具体Type不同，对payload格式的定义不同。

    0                   1                   2                   3
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
    |                 Length (24)                   |
    +---------------+---------------+---------------+
    |   Type (8)    |   Flags (8)   |
    +-+-+-----------+---------------+-------------------------------+
    |R|                 Stream Identifier (31)                      |
    +=+=============================================================+
    |                   Frame Payload (0...)                      ...
    +---------------------------------------------------------------+

3.仅一个TCP长连接，支持优先级的多路传输

这句话包括三个关键点：

一个TCP长连接：由于TCP建立连接慢的特点，每个请求都重新建立新的TCP连接是十分浪费的，所以HTTP/1.1中有了keepalive参数。虽然有了keepalive，但是有会Head-of-line blocking问题，即第一个响应慢了，会影响到后面所有的响应。于是HTTP/2支持在这个TCP连接中进行多路传输。
多路传输：HTTP/2中“请求-响应”称为一个stream，一个完整的stream由若干个frame组成，因此frame可以交错地传输。每个frame中带有一个streamId以标记属于哪个stream，奇数的id表示从客户端发的，偶数的id表示从服务端发的。

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优先级：Stream是可以标记优先级的，这样可以要求服务器优先传回重要的资源，让页面渲染更快。实现原理很简单，因为stream由frame组成，一旦服务端收到高优先级的请求，它将暂停原先的发送原来的frame，而优先发送高优先级的stream的frame，通过这种方法来实现stream的优先级。

4.header压缩

由于HTTP的headers高度重复并且体积不小，很正常的希望通过对header的压缩来减小HTTP消息的体积，加速在网络上的传输，减少延时。在SPDY中，使用DEFLATE方法来压缩headers，压缩效果不错，但是发现有安全隐患(CRIME attack)，于是HTTPbis开始研究新的压缩方法，并称之为HPACK。

5.Server push

并不是为了替代轮询，而是类似HTTP/1中的Data URI scheme，将所需要的资源（图片，css，javascript）等和html整合在一起，放到一个响应中一次性取回。

具体的，服务器收到请求后，知道哪些资源（图片，css，javascript）客户端肯定会用到，于是主动的将这些资源push给客户端，由于服务端主动推送，省去了客户端很多个request请求带来的延时。并且这些push的资源客户端是可以缓存的，完全解决了Data URI scheme带来的问题。

但是server push可能有一些潜在的问题：

服务端不清楚客户端是否已经缓存资源，每次响应都push，导致浪费带宽
应用程序可能需要一些改动，让框架知道哪些资源需要push给客户端

HTTP/2带来的改变

有些HTTP/1中的优化（hack）在HTTP/2可能就不需要了：

Domain Sharding:HTTP/2使用一个TCP连接，并且支持多路传输，可以不使用这个技术。在基于TLS的HTTP/2可能还会适得其反。
Combine CSS, Image sprite, Resource Inlining:HTTP/2支持server push，所以这些方法可以不用了。

配置Nginx注意点

Nginx是对SPDY协议支持比较好的服务端，在Nginx1.5.10之后的版本开始支持SPDY 3.1，不支持server push特性，但是由于SPDY（HTTP/2）还是草稿，而且Nginx的SPDY模块也申明是实验性的支持SPDY，所以不推荐在生产环境中使用。

下文将介绍配置Nginx支持SPDY协议需要注意的事项。

1. 配置Nginx

Nginx中支持基于TLS的SPDY，或者基于明文TCP的SPDY。

配置基于明文的TCP，很简单，直接在listen语句后加上spdy即可。这种方式配置最简单，并且对客户端要求也最低。但是由于协议由HTTP变成SPDY，可能会导致网络设备失效，如防火墙，代理服务器等。

server {  
    listen 443 ssl spdy;
    ...
}

配置支持TLS的SPDY，先将ssl配置好，然后在listen后面加上"spdy"即可。由于将协议的改动封转在TLS中，网络设备对包的内容不可知，所以对网络设备基本没要求。

server {  
    listen 443 ssl spdy;

    ssl_certificate server.crt;
    ssl_certificate_key server.key;
    ...
}

注意:

如果使用基于TLS的SPDY，需要确认服务端安装的OpenSSL版本大于1.0.1（支持Next Protocol Negotiation）。
确认客户端支持NPN/ALPN。比如CocoaSPDY不支持NPN，所以没法使用基于TLS的SPDY，解决方案有两个：1.使用基于明文TCP的SPDY。2. 使用其他方法协商协议，需要另外写nginx模块。

2. 测试

如果可以被外放访问：可以使用这个网站查看是否正确：https://spdycheck.org/。

如果本地开发：可以使用chrome测试，在控制台中输入chrome.exe --use-spdy=no-ssl，强制chrome仅使用SPDY协议。可以通过如下方法判断是否开启SPDY：打开chrome后，在地址栏输入：chrome://net-internals/#spdy，如果显示SPDY Enabled: true 并且Force SPDY Always: true。

如果不是SPDY协议，网页会载入失败。使用时，如果配置使用明文TCP的SPDY，在地址栏输入"http://{hostname}:{port}"，如果基于TLS的SPDY，在地址栏输入"https://{hostname}:{port}"即可。

总结

本文介绍了HTTP/2的背景，性能，发展情况，解释了HTTP/2引入的特点，对现有部署照成的影响，介绍了配置Nginx使用SPDY的注意事项。希望大家在HTTP/2真正落地后可以更快的体验到新协议带来的好处。

原文链接：http://www.gaott.info/http2-jie-shao/

posted on 2015-08-20 14:58 协思阅读(413) 评论(0) 编辑收藏举报

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