网站提速：Http2 & server push 实践
2020-02-29
HTTP/2简介
二进制分帧（Frame）
Http协议分为header和body两部分。在Http1.1中，header必定是ASCII编码的文本，body部分根据Content-Type来决定是文本还是二进制。而在Http2中，header和body都是二进制传输的，并且统称为“帧”（frame）。
Http2一共定义了10种不同的帧，每种有自己的格式，实现特定的功能，以此提高了传输和解析的效率。
头部压缩（Header compression）
Http协议不带状态，每次请求都会带header，而多次请求的header很多时候都是重复的（如又臭又长的Cookie、Token、User Agent等），带宽就这么白白浪费在复读机上。
Http2要求客户端和服务器维护一个表，header内容都存入表中。这样从第二次请求开始，重复的header只需要发索引，不需要发重复的内容。
数据流&多路复用（Stream & Multiplexing）
建立TCP连接需要3次握手，http1.1使用Keep-Alive，使得多个http请求可以复用同一个TCP连接，串行发送多个http请求。但按顺序发请求有个问题，如果先发过去的请求响应比较慢，后面的请求就得排队等了，这就是“队头堵塞”。
而Http2复用TCP连接，是基于TCP流的。基于上文提到的二进制帧，多个http请求就可以并行发送、并行响应。每个数据包都有自己的唯一标识（Stream Identifiers），客户端发出的一般为奇数，服务器发出的为偶数。客户端通过标识来辨别拿到响应是哪个请求的，这样就不用再按顺序请求和响应，从未避免了队头堵塞。
使用数据流还带来了其他的好处。客户端可以指定数据流的优先级，让服务器优先处理紧急的请求；数据流发送到一半的时候，还可以使用RST_STREAM帧来取消这个数据流，不用像http1.1一样断开tcp连接。
服务端推送（Server push）
Http2允许在响应某个请求的时候，顺便把其他的还没有请求的资源一起推给客户端。这非常适用于Web应用。
Http2实践
以本博客为例，介绍一下Http2实践。首先需要确保网站适用https而不是http（虽然协议没有限制，但浏览器有限制）。然后nginx升级到0.13.9以后的版本。
然后在配置里把“listen 443 ssl;”修改为“listen 443 ssl http2;”。此时，请求已经支持大部分的Http2特性，只有Server Push还需要单独做配置，下文再详细介绍。
打开Chrome的控制台，Network面板，右键勾选Protocol，可以看到请求的协议。之前是“http/1.1”，现在都是“h2”。
Server Push实践
配置Server Push，需要声明推送什么文件，有两种方式。
第一种是直接在nginx里写“http2_push 资源路径”，适用于那些文件名固定、全局需要推送的资源。比如本博客左上角的logo图，任何页面都会加载，可以这样设置：
http2_push /img/logo.png;
打开Chrome的控制台，Network面板，Initiator那一栏，可以看到logo图显示了“Push/Other”。表示这张图片是服务端推送过来的。
第二种是由请求来决定推送的资源。先在nginx里添加这行配置：
http2_push_preload on;
然后在需要推送的场景，通过http header里的link字段，告诉服务器要推送什么资源。
比如打开本博客，可以看到首页的Response header里，带有以下内容：
link: </assets/73b5e095/css/bootstrap.css>; rel=preload; as=style link: </css/site.css>; rel=preload; as=style link: </assets/ac7e0294/css/scroll-top.css>; rel=preload; as=style
Nginx判断到上述的link字段，就会自动把资源推送给浏览器。
这种针对性的方式不仅满足了我们精准推送的需求，而且能有效区分服务器配置和应用配置。以上述第三行为例，推送回到顶部插件的CSS文件，为了便于资源缓存和版本更新，使用Hash文件名，每次更新版本路径都会变。使用这种方式，更新版本就只需要更新请求的响应，不用再改nginx配置、重启nginx了。
配置响应头部的方式，不同的语言和框架有自己的实现，此处不深入讨论。本博客使用“yii2-http2-server-push”实现。
项目优化
升级了Http2以后，以往的一些优化经验，可能会不再适用，甚至起到反作用。项目代码需要根据Http2的原理，适当做些调整，以下举3个例子。
以前为了并行下载多个资源，使用多域名储存不同的资源。但现在有了多路复用，直接用同一个域名就行，这样还能减少DNS解析的时间。部署复杂度也降低了许多。
以前网站优化的重要指标，就是减少Http请求，为此做了许多工作，比如把多个js文件，上线前打包成一个；使用CSS Sprites，多个icon合成一张图片等等。用了Http2之后，请求次数不再影响性能，不需要再这么折腾。现在更推荐把文件和资源拆细一些，这样当部分文件更新的时候，其他文件可以继续使用http缓存，性能反而更优。
以前还会使用dataUrl来储存字体、图标，目的也是减少http请求。但现在http请求不会增加额外开销，base64本身却会使二进制文件增加三分之一的大小，还不能触发缓存，反而成了负优化。
总结
本文介绍了HTTP/2协议及Server Push实践。现在大部分的浏览器和客户端都已经支持Http2，强烈推荐使用。
之所以叫Http2而不叫2.0，因为后续不会再有小版本了，下个版本将直接叫Http3（基于QUIC，可以在UDP连接上使用HTTP协议，从而避免TCP协议的瓶颈）。
参考文献
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