一、HTTP 的基本优化

影响一个 HTTP 网络请求的因素主要有两个：带宽和延迟。

  • 带宽：忽略。
  • 延迟：
    • 浏览器阻塞（HOL blocking）：浏览器会因为一些原因阻塞请求。浏览器对于同一个域名，同时只能有 4 个连接（这个根据浏览器内核不同可能会有所差异），超过浏览器最大连接数限制，后续请求就会被阻塞。
    • DNS 查询（DNS Lookup）：浏览器需要知道目标服务器的 IP 才能建立连接。将域名解析为 IP 的这个系统就是 DNS。这个通常可以利用 DNS 缓存结果来达到减少这个时间的目的。
    • 建立连接（Initial connection）：HTTP 是基于 TCP 协议的，浏览器最快也要在第三次握手时才能捎带 HTTP 请求报文，达到真正的建立连接，但是这些连接无法复用会导致每次请求都经历三次握手和慢启动。三次握手在高延迟的场景下影响较明显，慢启动则对文件类大请求影响较大。

二、HTTP1.0 和 HTTP1.1 的一些区别


  • 缓存处理：

  • HTTP1.0 中主要使用 header 里的 If-Modified-Since,Expires 来做为缓存判断的标准，

  • HTTP1.1 则引入了更多的缓存控制策略例如
    Last-Modified / If-Modified-Since

    Etag / If-None-Match

  • Cache-Control
  • 带宽优化及网络连接的使用：
  • HTTP1.0 中，存在一些浪费带宽的现象，例如客户端只是需要某个对象的一部分，而服务器却将整个对象送过来了，并且不支持断点续传功能，
  • HTTP1.1 则在请求头引入了 range 头域，它允许只请求资源的某个部分，即返回码是 206（Partial Content），这样就方便了开发者自由的选择以便于充分利用带宽和连接。
  • 错误通知的管理：
  • 在 HTTP1.1 中新增了 24 个错误状态响应码，如 409（Conflict）表示请求的资源与资源的当前状态发生冲突；410（Gone）表示服务器上的某个资源被永久性的删除。
  • Host 头处理
  • 在 HTTP1.0 中认为每台服务器都绑定一个唯一的 IP 地址，因此，请求消息中的 URL 并没有传递主机名（hostname）。但随着虚拟主机技术的发展，在一台物理服务器上可以存在多个虚拟主机（Multi-homed Web Servers），并且它们共享一个 IP 地址。
  • HTTP1.1 的请求消息和响应消息都应支持 Host 头域，且请求消息中如果没有 Host 头域会报告一个错误（400 Bad Request）。
  • 长连接
  • HTTP 1.1 支持长连接（PersistentConnection）和请求的流水线（Pipelining）处理，在一个 TCP 连接上可以传送多个 HTTP 请求和响应，减少了建立和关闭连接的消耗和延迟，在 HTTP1.1 中默认开启 Connection： keep-alive，一定程度上弥补了 HTTP1.0 每次请求都要创建连接的缺点。
    • 三、SPDY：HTTP1.x 的优化 2012 年 google 如一声惊雷提出了 SPDY 的方案，优化了 HTTP1.X 的请求延迟，解决了 HTTP1.X 的安全性，具体如下：
  • 降低延迟
  • 针对 HTTP 高延迟的问题，SPDY 优雅的采取了多路复用（multiplexing）。多路复用通过多个请求 stream 共享一个 tcp 连接的方式，解决了 HOL blocking 的问题，降低了延迟同时提高了带宽的利用率。
  • 请求优先级（request prioritization）
  • 多路复用带来一个新的问题是，在连接共享的基础之上有可能会导致关键请求被阻塞。SPDY 允许给每个 request 设置优先级，这样重要的请求就会优先得到响应。比如浏览器加载首页，首页的 html 内容应该优先展示，之后才是各种静态资源文件，脚本文件等加载，这样可以保证用户能第一时间看到网页内容。
  • header 压缩
  • 前面提到 HTTP1.x 的 header 很多时候都是重复多余的。选择合适的压缩算法可以减小包的大小和数量。
  • 基于 HTTPS 的加密协议传输，大大提高了传输数据的可靠性。
  • 服务端推送（server push）
  • 采用了 SPDY 的网页，例如我的网页有一个 sytle.css 的请求，在客户端收到 sytle.css 数据的同时，服务端会将 sytle.js 的文件推送给客户端，当客户端再次尝试获取 sytle.js 时就可以直接从缓存中获取到，不用再发请求了
    • SPDY 位于 HTTP 之下，TCP 和 SSL 之上，这样可以轻松兼容老版本的 HTTP 协议 (将 HTTP1.x 的内容封装成一种新的 frame 格式)，同时可以使用已有的 SSL 功能。

    四、HTTP2.0
    https://link.zhihu.com/?target=https://http2.akamai.com/demo

    是 Akamai 公司建立的一个官方的演示，用以说明 HTTP/2 相比于之前的 HTTP/1.1 在性能上的大幅度提升。 同时请求 379 张图片，从 Load time 的对比可以看出 HTTP/2 在速度上的优势。

    五、HTTP2.0：SPDY 的升级版

    HTTP2.0 可以说是 SPDY 的升级版（其实原本也是基于 SPDY 设计的），但是，HTTP2.0 跟 SPDY 仍有不同的地方，如下：

    HTTP2.0 和 SPDY 的区别：

  • HTTP2.0 支持明文 HTTP 传输，而 SPDY 强制使用 HTTPS
  • HTTP2.0 消息头的压缩算法采用 HPACK，而非 SPDY 采用的 DEFLATE
    • 六、HTTP2.0 和 HTTP1.X 相比的新特性
    • 新的二进制格式（Binary Format）
    • HTTP1.x 的解析是基于文本。基于文本协议的格式解析存在天然缺陷，文本的表现形式有多样性，要做到健壮性考虑的场景必然很多，二进制则不同，只认 0 和 1 的组合。基于这种考虑 HTTP2.0 的协议解析决定采用二进制格式，实现方便且健壮。
    • 多路复用（MultiPlexing）
    • 即连接共享，即每一个 request 都是是用作连接共享机制的。一个 request 对应一个 id，这样一个连接上可以有多个 request，每个连接的 request 可以随机的混杂在一起，接收方可以根据 request 的 id 将 request 再归属到各自不同的服务端请求里面。
    • header 压缩
    • 如上文中所言，对前面提到过 HTTP1.x 的 header 带有大量信息，而且每次都要重复发送，HTTP2.0 使用 encoder 来减少需要传输的 header 大小，通讯双方各自 cache 一份 header fields 表，既避免了重复 header 的传输，又减小了需要传输的大小。
    • 服务端推送（server push），同 SPDY 一样，HTTP2.0 也具有 server push 功能。
    七、HTTP2.0 的升级改造
    • HTTP2.0 其实可以支持非 HTTPS 的，但是现在主流的浏览器像 chrome，firefox 表示还是只支持基于 TLS 部署的 HTTP2.0 协议，所以要想升级成 HTTP2.0 还是先升级 HTTPS 为好。
    • 当你的网站已经升级 HTTPS 之后，那么升级 HTTP2.0 就简单很多，如果你使用 NGINX，只要在配置文件中启动相应的协议就可以了，可以参考 NGINX 白皮书，NGINX 配置 HTTP2.0 官方指南 。
    • 使用了 HTTP2.0 那么，原本的 HTTP1.x 怎么办，这个问题其实不用担心，HTTP2.0 完全兼容 HTTP1.x 的语义，对于不支持 HTTP2.0 的浏览器，NGINX 会自动向下兼容的。
    八、附注 HTTP2.0 的多路复用和 HTTP1.X 中的长连接复用有什么区别？
    • HTTP/1.* 一次请求 - 响应，建立一个连接，用完关闭；每一个请求都要建立一个连接；
    • HTTP/1.1 Pipeling 解决方式为，若干个请求排队串行化单线程处理，后面的请求等待前面请求的返回才能获得执行机会，一旦有某请求超时等，后续请求只能被阻塞，毫无办法，也就是人们常说的线头阻塞；
    • HTTP/2 多个请求可同时在一个连接上并行执行。某个请求任务耗时严重，不会影响到其它连接的正常执行；
    服务器推送到底是什么？

    服务端推送能把客户端所需要的资源伴随着 index.html 一起发送到客户端，省去了客户端重复请求的步骤。正因为没有发起请求，建立连接等操作，所以静态资源通过服务端推送的方式可以极大地提升速度。

    为什么需要头部压缩？
    假定一个页面有 100 个资源需要加载（这个数量对于今天的 Web 而言还是挺保守的）, 而每一次请求都有 1kb 的消息头（这同样也并不少见，因为 Cookie 和引用等东西的存在）, 则至少需要多消耗 100kb 来获取这些消息头。HTTP2.0 可以维护一个字典，差量更新 HTTP 头部，大大降低因头部传输产生的流量。具体参考：HTTP/2 头部压缩技术介绍

    HTTP2.0 多路复用有多好？HTTP 性能优化的关键并不在于高带宽，而是低延迟。TCP 连接会随着时间进行自我「调谐」，起初会限制连接的最大速度，如果数据成功传输，会随着时间的推移提高传输的速度。这种调谐则被称为 TCP 慢启动。由于这种原因，让原本就具有突发性和短时性的 HTTP 连接变的十分低效。HTTP/2 通过让所有数据流共用同一个连接，可以更有效地使用 TCP 连接，让高带宽也能真正的服务于 HTTP 的性能提升。

    参考文档：
    多路复用与 keep-alive

    HTTP,HTTP2.0,SPDY,HTTPS 你应该知道的一些事

    腾讯 HTTPS 性能优化实践

    传输层安全性协议 TLS/SSL

    HTTP 严格传输安全 HSTS

    HTTP2.0 的奇妙日常