HTTP打怪升级之路

新手村

        上个世纪80年代末，有一天，Tim Berners-Lee正在工作，他需要与另一台计算机上的同事共享一个文件。他尝试使用电子邮件，但发现电子邮件不能发送二进制文件。Tim Berners-Lee意识到，他需要一种新的协议来共享二进制文件。

        这是HTTP的第一个版本，甚至于没有版本号，它非常简单，只支持GET请求，但足以方便科学家们可以在不同的计算机之间共享研究数据和文档。

1.0时代

        早期的HTTP仅支持文本，随着图片、音视频等流媒体的普及，人们对HTTP的要求也随之增加，这就有了HTTP1.0：增加了 HEAD、POST 等新方法、响应状态码，请求头和响应头等。

常见的状态码：

• 1xx 类状态码属于提示信息，是协议处理中的一种中间状态，实际用到的比较少。如101表示协议升级。
• 2xx 类状态码表示服务器成功处理了客户端的请求。如200表示成功响应请求。
• 3xx 类状态码表示客户端请求的资源发生了变动，需要客户端用新的 URL 重新发送请求获取资源。如301表示永久重定向，302表示临时重定向。
• 4xx 类状态码表示客户端发送的报文有误，服务器无法处理，也就是错误码的含义。如404表示资源不存在。
• 5xx 类状态码表示客户端请求报文正确，但是服务器处理时内部发生了错误，属于服务器端的错误码。如502表示服务器网关返回错误。

常见字段：

• Content-Length：表示消息体的字节数。
• Accept: 客户端发送请求表明自己支持接收什么样的数据格式。如Accept: */*为接收所有格式
• Content-Type：指示发送端发送的数据是什么样的数据格式。如Content-Type: text/html; Charset=utf-8 表示数据内容为utf-8编码的html文本格式。
• Content-Encoding：说明数据的压缩方法，表示服务器返回数据是什么压缩格式。如Content-Encoding: gzip

1.1时代

        由于早期HTTP的特性，每次请求资源都要发起一个新的连接，所以存在很大的性能问题，为此，HTTP从1.0修炼到了1.1。

• 支持长连接：新增Connection字段:，允许客户端或服务端告知对端，将连接持久化，如Connection: Keep-Alive，直到一端主动关闭：Connection: Close
• 支持一台主机上部署多个服务器，新增Host字段：客户端发送请求时，用来指定服务器的域名。如Host: www.baidu.com，用以确定客户端访问的数哪个主机。
• 支持客户端同时发送多个请求，而不必等待前一个请求的响应回来才能发送第二个。
• 支持响应数据分块，响应数据可分多次传输，从而客户端可以优先处理先收到的这部分数据，而不必等待所有数据完成传输。

2.0时代

        由于HTTP1.1头部字段越来越多，开销越来越大，服务器响应顺序依赖客户端请求顺序，且服务端仅支持被动响应，优化随之而来。

• 头部压缩：对于常用的协议头，在客户端和服务器分别缓存相同的映射表，头部只携带对应的映射id
• 二进制协议：不再使用文本协议，转为二进制编码，进一步减少占用
• 并发传输：多个stream复用一条tcp连接，支持同时传输多个请求，每个stream传输不同的请求，服务端可并发的响应而不受请求顺序的限制。
• 服务器可主动建立stream实现主动推送数据给客户端。

3.0时代

        HTTP2.0看似有多个stream复用一条tcp连接，解决了HTTP队头阻塞的问题，实际仍然存在tcp层的队头阻塞问题。归根结底是2.0是基于tcp协议来传输数据的，而TCP 是字节流协议，上层应用读取tcp内核缓冲区数据必定是连续的，那么当前1个字节没有到达时，后收到的字节数据无法读取到。为了彻底解决这个问题，QUCI来了。

3.0基于QUIC协议实现，其有如下特点：

• 无队头阻塞：类似2.0的多个stream复用一条连接，只不过QUIC基于UDP，所以不存在队头阻塞
• 连接建立更快：可靠连接握手与tls安全握手合二为一，三次握手即建立安全的可靠连接
• 连接迁移：使用连接 ID 来标识通信的两个端点，若移动端网络发生变更，如从wifi切为4G，仍持有连接ID、会话密钥等上下文，避免重新协商新连接。

缺点：由于各大运营商的转发策略限制，大部分带宽不够的场景下，优先丢弃UDP报文，导致QUIC报文有更大的概率被丢弃。

现网多数采用的仍然是1.1或2.0，3.0还尚未普及。