HTTP2 Server Push的研究

2017/01/05 · 基础技术 · HTTP/2

原文出处： AlloyTeam

本文首发地址为-iOS HTTP/2 Server Push 探索 | 李剑飞的博客

生命不止，继续 go go go !!!

1，HTTP2的新特性。

关于HTTP2的新特性，读着可以参看我之前的文章，这里就不在多说了，本篇文章主要讲一下server push这个特性。

HTTP,HTTP2.0,SPDY,HTTPS你应该知道的一些事

继续echo web框架，今天搞一下http2。

2，Server Push是什么。

简单来讲就是当用户的浏览器和服务器在建立链接后，服务器主动将一些资源推送给浏览器并缓存起来，这样当浏览器接下来请求这些资源时就直接从缓存中读取，不会在从服务器上拉了，提升了速率。举一个例子就是：

假如一个页面有3个资源文件index.html,index.css,index.js,当浏览器请求index.html的时候，服务器不仅返回index.html的内容，同时将index.css和index.js的内容push给浏览器，当浏览器下次请求这2两个文件时就可以直接从缓存中读取了。

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HTTP2

What is HTTP/2?
HTTP/2 is a replacement for how HTTP is expressed “on the wire.” It is not a ground-up rewrite of the protocol; HTTP methods, status codes and semantics are the same, and it should be possible to use the same APIs as HTTP/1.x (possibly with some small additions) to represent the protocol.

The focus of the protocol is on performance; specifically, end-user perceived latency, network and server resource usage. One major goal is to allow the use of a single connection from browsers to a Web site.

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。多路复用原理图：

header压缩
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。

3，Server Push原理是什么。

要想了解server push原理，首先要理解一些概念。我们知道HTTP2传输的格式并不像HTTP1使用文本来传输，而是启用了二进制帧(Frames)格式来传输，和server push相关的帧主要分成这几种类型：

HEADERS frame(请求返回头帧):这种帧主要携带的http请求头信息，和HTTP1的header类似。
DATA frames(数据帧) :这种帧存放真正的数据content，用来传输。
PUSH_PROMISE frame(推送帧):这种帧是由server端发送给client的帧，用来表示server push的帧，这种帧是实现server push的主要帧类型。
RST_STREAM(取消推送帧):这种帧表示请求关闭帧，简单讲就是当client不想接受某些资源或者接受timeout时会向发送方发送此帧，和PUSH_PROMISE frame一起使用时表示拒绝或者关闭server push。

Note:HTTP2.0相关的帧其实包括10种帧，正是因为底层数据格式的改变，才为HTTP2.0带来许多的特性，帧的引入不仅有利于压缩数据，也有利于数据的安全性和可靠传输性。

了解了相关的帧类型，下面就是具体server push的实现过程了：

由多路复用我们可以知道HTTP2中对于同一个域名的请求会使用一条tcp链接而用不同的stream ID来区分各自的请求。
当client使用stream 1请求index.html时，server正常处理index.html的请求，并可以得知index.html页面还将要会请求index.css和index.js。
server使用stream 1发送PUSH_PROMISE frame给client告诉client我这边可以使用stream 2来推送index.js和stream 3来推送index.css资源。
server使用stream 1正常的发送HEADERS frame和DATA frames将index.html的内容返回给client。
client接收到PUSH_PROMISE frame得知stream 2和stream 3来接收推送资源。
server拿到index.css和index.js便会发送HEADERS frame和DATA frames将资源发送给client。
client拿到push的资源后会缓存起来当请求这个资源时会从直接从从缓存中读取。

美高梅娱乐平台登录 ，下图表示了整个流程：

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HTTP/2

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go run C:gosrccryptotlsgenerate_cert.go --host localhost
2017/11/22 10:06:58 written cert.pem
2017/11/22 10 :06:58 written key.pem

4，Server Push怎么用。

既然server push这么神奇，那么我们如何使用呢？怎么设置服务器push哪些文件呢？

首先并不是所有的服务器都支持server push，nginx目前还不支持这个特性，可以在nginx的官方博客上得到证实，但是Apache和nodejs都已经支持了server push这一个特性，需要说明一点的是server push这个特性是基于浏览器和服务器的，所以浏览器并没有提供相应的js api来让用户直接操作和控制push的内容，所以只能是通过header信息和server的配置来实现具体的push内容，本文主要以nodejs来说明具体如何使用server push这一特性。

准备工作：下载nodejs http2支持，本地启动nodejs服务。

1. 首先我们使用nodejs搭建基本的server：

JavaScript

var http2 = require('http2');

var url=require('url');

var fs=require('fs');

var mine=require('./mine').types;

var path=require('path');

var server = http2.createServer({

key: fs.readFileSync('./zs/localhost.key'),

cert: fs.readFileSync('./zs/localhost.crt')

}, function(request, response) {

var pathname = url.parse(request.url).pathname;

var realPath = path.join("my", pathname); //这里设置自己的文件名称;

var pushArray = [];

var ext = path.extname(realPath);

ext = ext ? ext.slice(1) : 'unknown';

var contentType = mine[ext] || "text/plain";

if (fs.existsSync(realPath)) {

response.writeHead(200, {

'Content-Type': contentType

});

response.write(fs.readFileSync(realPath,'binary'));

} else {

response.writeHead(404, {

'Content-Type': 'text/plain'

});

response.write("This request URL " + pathname + " was not found on this server.");

response.end();

}

});

server.listen(443, function() {

console.log('listen on 443');

});

这几行代码就是简单搭建一个nodejs http2服务，打开chrome，我们可以看到所有请求都走了http2，同时也可以验证多路复用的特性。

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这里需要注意几点：

创建http2的nodejs服务必须时基于https的，因为现在主流的浏览器都要支持SSL/TLS的http2，证书和私钥可以自己通过OPENSSL生成。
node http2的相关api和正常的node httpserver相同，可以直接使用。
设置我们的server push：

JavaScript

var pushItem = response.push('/css/bootstrap.min.css', { request: { accept: '*/*' }, response: { 'content-type': 'text/css' } }); pushItem.end(fs.readFileSync('/css/bootstrap.min.css','binary'));

var pushItem = response.push('/css/bootstrap.min.css', {

request: {

accept: '*/*'

response: {

'content-type': 'text/css'

}

});

pushItem.end(fs.readFileSync('/css/bootstrap.min.css','binary'));

我们设置了bootstrap.min.css来通过server push到我们的浏览器,我们可以在浏览器中查看：

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可以看到，启动server push的资源timelime非常快，大大加速了css的获取时间。

这里需要注意下面几点：

我们调用response.push(),就是相当于server发起了PUSH_PROMISE frame来告知浏览器bootstrap.min.css将会由server push来获取。
response.push()返回的对象时一个正常的ServerResponse,end(),writeHeader()等方法都可以正常调用。
这里一旦针对某个资源调用response.push()即发起PUSH_PROMISE frame后，要做好容错机制，因为浏览器在下次请求这个资源时会且只会等待这个server push回来的资源，这里要做好超时和容错即下面的代码：

JavaScript

try { pushItem.end(fs.readFileSync('my/css/bootstrap.min.css','binary')); } catch(e) { response.writeHead(404, { 'Content-Type': 'text/plain' }); response.end('request error'); } pushItem.stream.on('error', function(err){ response.end(err.message); }); pushItem.stream.on('finish', function(err){ console.log('finish'); });

try {

pushItem.end(fs.readFileSync('my/css/bootstrap.min.css','binary'));

} catch(e) {

response.writeHead(404, {

'Content-Type': 'text/plain'

});

response.end('request error');

}

pushItem.stream.on('error', function(err){

response.end(err.message);

});

pushItem.stream.on('finish', function(err){

console.log('finish');

});

上面的代码你可能会发现许多和正常nodejs的httpserver不一样的东西，那就是stream，其实整个http2都是以stream为单位，这里的stream其实可以理解成一个请求，更多的api可以参考：node-http2。

最后给大家推荐一个老外写的专门服务http2的node server有兴趣的可以尝试一下。

HTTP/2 Server Push 是什么

当用户的浏览器和服务器在建立链接后，服务器主动将一些资源推送给浏览器并缓存起来，这样当浏览器接下来请求这些资源时就直接从缓存中读取，不会在从服务器上拉了，提升了速率。举一个例子就是：

假如一个页面有3个资源文件index.html,index.css,index.js,当浏览器请求index.html的时候，服务器不仅返回index.html的内容，同时将index.css和index.js的内容push给浏览器，当浏览器下次请求这2两个文件时就可以直接从缓存中读取了。

如下图所示:

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Apple-http2ServerPush

echo中的HTTP/2

代码main.go:

package main

import (
    "fmt"
    "net/http"

    "github.com/labstack/echo"
)

func main() {
    e := echo.New()
    e.GET("/request", func(c echo.Context) error {
        req := c.Request()
        format := `
            <code>
                Protocol: %s<br>
                Host: %s<br>
                Remote Address: %s<br>
                Method: %s<br>
                Path: %s<br>
            </code>
        `
        return c.HTML(http.StatusOK, fmt.Sprintf(format, req.Proto, req.Host, req.RemoteAddr, req.Method, req.URL.Path))
    })
    e.Logger.Fatal(e.StartTLS(":1323", "cert.pem", "key.pem"))
}

浏览器输入:

结果：

Protocol: HTTP/2.0
Host: localhost:1323
Remote Address: [::1]:1905
Method: GET
Path: /request

如果出现错误：
http: TLS handshake error from [::1]:1735: tls: first record does not look like a TLS handshake.

请检查是否输入的是https

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