HTTP历程
原文http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/08/http.html
1.HTTP/0.9
HTTP是基于TCP/IP协议的应用层协议。它不涉及数据包传输,主要规定了客户端和服务器端之间的通信格式,默认使用80端口号。
只有get命令, GET /index.html tcp建立连接后,客户端向服务器请求index.html,协议规定,服务器只能响应html格式的字符串。
2.HTTP/1.0
任何格式的内容都可以发送,如文字、图片、视频、二进制文件。
有get命令、post命令及head命令
http请求和回应的格式也变了,除了数据部分,每次通信还包括头信息,描述一些元数据。
还新增状态码、多字符集支持、多部分发送、权限、缓存、内容编码
请求格式:
GET / HTTP/1.0
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_10_5)
Accept: */*
回应格式:
HTTP/1.0 200 OK
Content-Type: text/plain
Content-Length: 137582
Expires: Thu, 05 Dec 1997 16:00:00 GMT
Last-Modified: Wed, 5 August 1996 15:55:28 GMT
Server: Apache 0.84
<html>
<body>Hello World</body>
</html>
服务器回应的时候必须告诉客户端数据是什么格式,集是content-type字段的作用。常用属性值为:text/plain、text/html、text/css、image/jpeg、image/png、image/svg+xml、audio/mp4、video/mp4、application/javascript、application/pdf、application/zip、application/atom+xml
客户端请求的时候,可以使用Accept
字段声明自己可以接受哪些数据格式。如Accept: */*,表示客户端可以接受任何类型的数据。
由于发送的数据可以是任何格式,因此可以把数据压缩后再发送。Content-Encoding
字段说明数据的压缩方法。如Content-Encoding: gzip、Content-Encoding: compress、Content-Encoding: deflate
客户端在请求时,用Accept-Encoding
字段说明自己可以接受哪些压缩方法。如Accept-Encoding: gzip, deflate
HTTP/1.0 版,每个TCP连接只能发送一个请求。发送数据完毕,连接就关闭,如果还要请求其他资源,就必须再新建一个连接。
TCP连接的需要客户端和服务器三次握手,并且开始时发送速率较慢(slow start)。
为了解决这个问题,有些浏览器在请求时,用了一个非标准的Connection
字段Connection: keep-alive这个字段要求服务器不要关闭TCP连接,以便其他请求复用。服务器同样回应这个字段。
一个可以复用的TCP连接就建立了,直到客户端或服务器主动关闭连接。
3.HTTP/1.1
引入了持久连接(persistent connection),即TCP连接默认不关闭,可以被多个请求复用,不用声明Connection: keep-alive
户端和服务器发现对方一段时间没有活动,就可以主动关闭连接。不过,规范的做法是,客户端在最后一个请求时,发送Connection: close
,明确要求服务器关闭TCP连接。
对于同一个域名,大多数浏览器允许同时建立6个持久连接。
引入了管道机制(pipelining),即在同一个TCP连接里面,客户端可以同时发送多个请求。这样就进一步改进了HTTP协议的效率。
管道机制则是允许浏览器同时发出A请求和B请求,但是服务器还是按照顺序,先回应A请求,完成后再回应B请求。
一个TCP连接现在可以传送多个回应,势必就要有一种机制,区分数据包是属于哪一个回应的。这就是Content-length
字段的作用,声明本次回应的数据长度。
使用Content-Length
字段的前提条件是,服务器发送回应之前,必须知道回应的数据长度。
1.1版规定可以不使用Content-Length
字段,而使用"分块传输编码"(chunked transfer encoding)(产生一块数据,就发送一块,采用"流模式"(stream)取代"缓存模式"(buffer))。只要请求或回应的头信息有Transfer-Encoding
字段,就表明回应将由数量未定的数据块组成。每个非空的数据块之前,会有一个16进制的数值,表示这个块的长度。最后是一个大小为0的块,就表示本次回应的数据发送完了。
新增put、patch、head、option、delete;客户端请求的头信息新增host字段,用来指定服务器的域名。
虽然1.1版允许复用TCP连接,但是同一个TCP连接里面,所有的数据通信是按次序进行的。服务器只有处理完一个回应,才会进行下一个回应。要是前面的回应特别慢,后面就会有许多请求排队等着。这称为"队头堵塞"。两种方法:一是减少请求数,二是同时多开持久连接。如合并脚本和样式表、将图片嵌入CSS代码、域名分片等。
4.HTTP/2
HTTP/2 则是一个彻底的二进制协议,头信息和数据体都是二进制,并且统称为"帧"(frame):头信息帧和数据帧。
二进制协议的一个好处是,可以定义额外的帧。HTTP/2 定义了近十种帧。
HTTP/2 复用TCP连接,在一个连接里,客户端和浏览器都可以同时发送多个请求或回应,而且不用按照顺序一一对应,这样就避免了"队头堵塞"。如在一个TCP连接里面,服务器同时收到了A请求和B请求,于是先回应A请求,结果发现处理过程非常耗时,于是就发送A请求已经处理好的部分, 接着回应B请求,完成后,再发送A请求剩下的部分。这样双向的、实时的通信,称为多工。
HTTP/2 的数据包是不按顺序发送的,同一个连接里面连续的数据包,可能属于不同的回应。因此,必须要对数据包做标记,指出它属于哪个回应。HTTP/2 将每个请求或回应的所有数据包,称为一个数据流(stream)。每个数据流都有一个独一无二的编号。数据包发送的时候,都必须标记数据流ID,用来区分它属于哪个数据流。另外还规定,客户端发出的数据流,ID一律为奇数,服务器发出的,ID为偶数。客户端还可以指定数据流的优先级。
引入了头信息压缩机制(header compression)。一方面,头信息使用gzip
或compress
压缩后再发送;另一方面,客户端和服务器同时维护一张头信息表,所有字段都会存入这个表,生成一个索引号,以后就不发送同样字段了,只发送索引号,这样就提高速度了。
HTTP/2 允许服务器未经请求,主动向客户端发送资源,这叫做服务器推送。如客户端请求一个网页,这个网页里面包含很多静态资源。正常情况下,客户端必须收到网页后,解析HTML源码,发现有静态资源,再发出静态资源请求。其实,服务器可以预期到客户端请求网页后,很可能会再请求静态资源,所以就主动把这些静态资源随着网页一起发给客户端了。
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