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作者 | 一只好奇的茂

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聲明 | 本文是 一只好奇的茂 原創，已獲授權發布，未經原作者允許請勿轉載

一、HTTP的歷史

早在 HTTP 建立之初，主要就是為了將超文本標記語言(HTML)文檔從Web服務器傳送到客戶端的瀏覽器。也是說對於前端來說，我們所寫的HTML頁面將要放在我們的 web 服務器上，用戶端通過瀏覽器訪問url地址來獲取網頁的顯示內容，但是到了 WEB2.0 以來，我們的頁面變得復雜，不僅僅單純的是一些簡單的文字和圖片，同時我們的 HTML 頁面有了 CSS，Javascript，來豐富我們的頁面展示，當 ajax 的出現，我們又多了一種向服務器端獲取數據的方法，這些其實都是基於 HTTP 協議的。同樣到了移動互聯網時代，我們頁面可以跑在手機端瀏覽器裏面，但是和 PC 相比，手機端的網絡情況更加復雜，這使得我們開始了不得不對 HTTP 進行深入理解並不斷優化過程中。

二、HTTP的基本優化

影響一個 HTTP 網絡請求的因素主要有兩個：帶寬和延遲。

• 帶寬：如果說我們還停留在撥號上網的階段，帶寬可能會成為一個比較嚴重影響請求的問題，但是現在網絡基礎建設已經使得帶寬得到極大的提升，我們不再會擔心由帶寬而影響網速，那麽就只剩下延遲了。

• 延遲：

• 瀏覽器阻塞（HOL blocking）：瀏覽器會因為一些原因阻塞請求。瀏覽器對於同一個域名，同時只能有 4 個連接（這個根據瀏覽器內核不同可能會有所差異），超過瀏覽器最大連接數限制，後續請求就會被阻塞。

• DNS 查詢（DNS Lookup）：瀏覽器需要知道目標服務器的 IP 才能建立連接。將域名解析為 IP 的這個系統就是 DNS。這個通常可以利用DNS緩存結果來達到減少這個時間的目的。

• 建立連接（Initial connection）：HTTP 是基於 TCP 協議的，瀏覽器最快也要在第三次握手時才能捎帶 HTTP 請求報文，達到真正的建立連接，但是這些連接無法復用會導致每次請求都經歷三次握手和慢啟動。三次握手在高延遲的場景下影響較明顯，慢啟動則對文件類大請求影響較大。

三、HTTP1.0和HTTP1.1的一些區別

HTTP1.0最早在網頁中使用是在1996年，那個時候只是使用一些較為簡單的網頁上和網絡請求上，而HTTP1.1則在1999年才開始廣泛應用於現在的各大瀏覽器網絡請求中，同時HTTP1.1也是當前使用最為廣泛的HTTP協議。 主要區別主要體現在：

1. 緩存處理

   ，在HTTP1.0中主要使用header裏的If-Modified-Since,Expires來做為緩存判斷的標準，HTTP1.1則引入了更多的緩存控制策略例如Entity tag，If-Unmodified-Since, If-Match, If-None-Match等更多可供選擇的緩存頭來控制緩存策略。

2. 帶寬優化及網絡連接的使用，HTTP1.0中，存在一些浪費帶寬的現象，例如客戶端只是需要某個對象的一部分，而服務器卻將整個對象送過來了，並且不支持斷點續傳功能，HTTP1.1則在請求頭引入了range頭域，它允許只請求資源的某個部分，即返回碼是206（Partial Content），這樣就方便了開發者自由的選擇以便於充分利用帶寬和連接。

3. 錯誤通知的管理，在HTTP1.1中新增了24個錯誤狀態響應碼，如409（Conflict）表示請求的資源與資源的當前狀態發生沖突；410（Gone）表示服務器上的某個資源被永久性的刪除。

4. Host頭處理，在HTTP1.0中認為每臺服務器都綁定一個唯一的IP地址，因此，請求消息中的URL並沒有傳遞主機名（hostname）。但隨著虛擬主機技術的發展，在一臺物理服務器上可以存在多個虛擬主機（Multi-homed Web Servers），並且它們共享一個IP地址。HTTP1.1的請求消息和響應消息都應支持Host頭域，且請求消息中如果沒有Host頭域會報告一個錯誤（400 Bad Request）。

5. 長連接，HTTP 1.1支持長連接（PersistentConnection）和請求的流水線（Pipelining）處理，在一個TCP連接上可以傳送多個HTTP請求和響應，減少了建立和關閉連接的消耗和延遲，在HTTP1.1中默認開啟Connection： keep-alive，一定程度上彌補了HTTP1.0每次請求都要創建連接的缺點。

四、HTTPS與HTTP的一些區別

• HTTPS協議需要到CA申請證書，一般免費證書很少，需要交費。

• HTTP協議運行在TCP之上，所有傳輸的內容都是明文，HTTPS運行在SSL/TLS之上，SSL/TLS運行在TCP之上，所有傳輸的內容都經過加密的。

• HTTP和HTTPS使用的是完全不同的連接方式，用的端口也不一樣，前者是80，後者是443。

• HTTPS可以有效的防止運營商劫持，解決了防劫持的一個大問題。

五、SPDY：HTTP1.x的優化

2012年google如一聲驚雷提出了SPDY的方案，優化了HTTP1.X的請求延遲，解決了HTTP1.X的安全性，具體如下：

1. 降低延遲，針對HTTP高延遲的問題，SPDY優雅的采取了多路復用（multiplexing）。多路復用通過多個請求stream共享一個tcp連接的方式，解決了HOL blocking的問題，降低了延遲同時提高了帶寬的利用率。

2. 請求優先級（request prioritization）。多路復用帶來一個新的問題是，在連接共享的基礎之上有可能會導致關鍵請求被阻塞。SPDY允許給每個request設置優先級，這樣重要的請求就會優先得到響應。比如瀏覽器加載首頁，首頁的html內容應該優先展示，之後才是各種靜態資源文件，腳本文件等加載，這樣可以保證用戶能第一時間看到網頁內容。

3. header壓縮。前面提到HTTP1.x的header很多時候都是重復多余的。選擇合適的壓縮算法可以減小包的大小和數量。

4. 基於HTTPS的加密協議傳輸，大大提高了傳輸數據的可靠性。

5. 服務端推送（server push），采用了SPDY的網頁，例如我的網頁有一個sytle.css的請求，在客戶端收到sytle.css數據的同時，服務端會將sytle.js的文件推送給客戶端，當客戶端再次嘗試獲取sytle.js時就可以直接從緩存中獲取到，不用再發請求了。SPDY構成圖：

SPDY位於HTTP之下，TCP和SSL之上，這樣可以輕松兼容老版本的HTTP協議(將HTTP1.x的內容封裝成一種新的frame格式)，同時可以使用已有的SSL功能。

六、HTTP2.0性能驚人

HTTP/2: the Future of the Internet https://link.zhihu.com/?target=https://http2.akamai.com/demo 是 Akamai 公司建立的一個官方的演示，用以說明 HTTP/2 相比於之前的 HTTP/1.1 在性能上的大幅度提升。 同時請求 379 張圖片，從Load time 的對比可以看出 HTTP/2 在速度上的優勢。

七、HTTP2.0：SPDY的升級版

HTTP2.0可以說是SPDY的升級版（其實原本也是基於SPDY設計的），但是，HTTP2.0 跟 SPDY 仍有不同的地方，如下：

HTTP2.0和SPDY的區別：

1. HTTP2.0 支持明文 HTTP 傳輸，而 SPDY 強制使用 HTTPS

2. HTTP2.0 消息頭的壓縮算法采用 HPACK http://http2.github.io/http2-spec/compression.html，而非 SPDY 采用的 DEFLATE http://zh.wikipedia.org/wiki/DEFLATE

八、HTTP2.0和HTTP1.X相比的新特性

• 新的二進制格式（Binary Format），HTTP1.x的解析是基於文本。基於文本協議的格式解析存在天然缺陷，文本的表現形式有多樣性，要做到健壯性考慮的場景必然很多，二進制則不同，只認0和1的組合。基於這種考慮HTTP2.0的協議解析決定采用二進制格式，實現方便且健壯。

• 多路復用（MultiPlexing），即連接共享，即每一個request都是是用作連接共享機制的。一個request對應一個id，這樣一個連接上可以有多個request，每個連接的request可以隨機的混雜在一起，接收方可以根據request的 id將request再歸屬到各自不同的服務端請求裏面。

• header壓縮，如上文中所言，對前面提到過HTTP1.x的header帶有大量信息，而且每次都要重復發送，HTTP2.0使用encoder來減少需要傳輸的header大小，通訊雙方各自cache一份header fields表，既避免了重復header的傳輸，又減小了需要傳輸的大小。

• 服務端推送（server push），同SPDY一樣，HTTP2.0也具有server push功能。

九、HTTP2.0的升級改造

• 前文說了HTTP2.0其實可以支持非HTTPS的，但是現在主流的瀏覽器像chrome，firefox表示還是只支持基於 TLS 部署的HTTP2.0協議，所以要想升級成HTTP2.0還是先升級HTTPS為好。

• 當你的網站已經升級HTTPS之後，那麽升級HTTP2.0就簡單很多，如果你使用NGINX，只要在配置文件中啟動相應的協議就可以了，可以參考NGINX白皮書，NGINX配置HTTP2.0官方指南 https://www.nginx.com/blog/nginx-1-9-5/。

• 使用了HTTP2.0那麽，原本的HTTP1.x怎麽辦，這個問題其實不用擔心，HTTP2.0完全兼容HTTP1.x的語義，對於不支持HTTP2.0的瀏覽器，NGINX會自動向下兼容的。

十、附註

HTTP2.0的多路復用和HTTP1.X中的長連接復用有什麽區別？

• HTTP/1.* 一次請求-響應，建立一個連接，用完關閉；每一個請求都要建立一個連接；

• HTTP/1.1 Pipeling解決方式為，若幹個請求排隊串行化單線程處理，後面的請求等待前面請求的返回才能獲得執行機會，一旦有某請求超時等，後續請求只能被阻塞，毫無辦法，也就是人們常說的線頭阻塞；

• HTTP/2多個請求可同時在一個連接上並行執行。某個請求任務耗時嚴重，不會影響到其它連接的正常執行；
  具體如圖：

服務器推送到底是什麽？
服務端推送能把客戶端所需要的資源伴隨著index.html一起發送到客戶端，省去了客戶端重復請求的步驟。正因為沒有發起請求，建立連接等操作，所以靜態資源通過服務端推送的方式可以極大地提升速度。具體如下：

• 普通的客戶端請求過程：

• 服務端推送的過程：

為什麽需要頭部壓縮？
假定一個頁面有100個資源需要加載（這個數量對於今天的Web而言還是挺保守的）, 而每一次請求都有1kb的消息頭（這同樣也並不少見，因為Cookie和引用等東西的存在）, 則至少需要多消耗100kb來獲取這些消息頭。HTTP2.0可以維護一個字典，差量更新HTTP頭部，大大降低因頭部傳輸產生的流量。具體參考：HTTP/2 頭部壓縮技術介紹

HTTP2.0多路復用有多好？
HTTP 性能優化的關鍵並不在於高帶寬，而是低延遲。TCP 連接會隨著時間進行自我「調諧」，起初會限制連接的最大速度，如果數據成功傳輸，會隨著時間的推移提高傳輸的速度。這種調諧則被稱為 TCP 慢啟動。由於這種原因，讓原本就具有突發性和短時性的 HTTP 連接變的十分低效。
HTTP/2 通過讓所有數據流共用同一個連接，可以更有效地使用 TCP 連接，讓高帶寬也能真正的服務於 HTTP 的性能提升。

十一、參考

HTTP/2.0 相比1.0有哪些重大改進？
深入研究：HTTP2 的真正性能到底如何
HTTP/2 頭部壓縮技術介紹

HTTP1.0、HTTP1.1 和 HTTP2.0 的區別