奪命連環(huán)問(wèn)：一個(gè)TCP連接可以發(fā)多少個(gè)HTTP請(qǐng)求？
曾經(jīng)有這么一道面試題：從 URL 在瀏覽器被被輸入到頁(yè)面展現(xiàn)的過(guò)程中發(fā)生了什么?
相信大多數(shù)準(zhǔn)備過(guò)的同學(xué)都能回答出來(lái)，但是如果繼續(xù)問(wèn)：收到的 HTML 如果包含幾十個(gè)圖片標(biāo)簽，這些圖片是以什么方式、什么順序、建立了多少連接、使用什么協(xié)議被下載下來(lái)的呢?
要搞懂這個(gè)問(wèn)題，我們需要先解決下面五個(gè)問(wèn)題：
- 現(xiàn)代瀏覽器在與服務(wù)器建立了一個(gè) TCP 連接后是否會(huì)在一個(gè) HTTP 請(qǐng)求完成后斷開(kāi)?什么情況下會(huì)斷開(kāi)?
- 一個(gè) TCP 連接可以對(duì)應(yīng)幾個(gè) HTTP 請(qǐng)求?
- 一個(gè) TCP 連接中 HTTP 請(qǐng)求發(fā)送可以一起發(fā)送么(比如一起發(fā)三個(gè)請(qǐng)求，再三個(gè)響應(yīng)一起接收)?
- 為什么有的時(shí)候刷新頁(yè)面不需要重新建立 SSL 連接?
- 瀏覽器對(duì)同一 Host 建立 TCP 連接到數(shù)量有沒(méi)有限制?
***個(gè)問(wèn)題
現(xiàn)代瀏覽器在與服務(wù)器建立了一個(gè) TCP 連接后是否會(huì)在一個(gè) HTTP 請(qǐng)求完成后斷開(kāi)?什么情況下會(huì)斷開(kāi)?
在 HTTP/1.0 中，一個(gè)服務(wù)器在發(fā)送完一個(gè) HTTP 響應(yīng)后，會(huì)斷開(kāi) TCP 鏈接。但是這樣每次請(qǐng)求都會(huì)重新建立和斷開(kāi) TCP 連接，代價(jià)過(guò)大。所以雖然標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有設(shè)定，某些服務(wù)器對(duì) Connection: keep-alive 的 Header 進(jìn)行了支持。意思是說(shuō)，完成這個(gè) HTTP 請(qǐng)求之后，不要斷開(kāi) HTTP 請(qǐng)求使用的 TCP 連接。這樣的好處是連接可以被重新使用，之后發(fā)送 HTTP 請(qǐng)求的時(shí)候不需要重新建立 TCP 連接，以及如果維持連接，那么 SSL 的開(kāi)銷也可以避免，兩張圖片是我短時(shí)間內(nèi)兩次訪問(wèn) https://www.github.com 的時(shí)間統(tǒng)計(jì)：
頭一次訪問(wèn)，有初始化連接和 SSL 開(kāi)銷。
初始化連接和 SSL 開(kāi)銷消失了，說(shuō)明使用的是同一個(gè) TCP 連接。
持久連接：既然維持 TCP 連接好處這么多，HTTP/1.1 就把 Connection 頭寫進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，并且默認(rèn)開(kāi)啟持久連接，除非請(qǐng)求中寫明 Connection: close，那么瀏覽器和服務(wù)器之間是會(huì)維持一段時(shí)間的 TCP 連接，不會(huì)一個(gè)請(qǐng)求結(jié)束就斷掉。
所以***個(gè)問(wèn)題的答案是：默認(rèn)情況下建立 TCP 連接不會(huì)斷開(kāi)，只有在請(qǐng)求報(bào)頭中聲明 Connection: close 才會(huì)在請(qǐng)求完成后關(guān)閉連接。
第二個(gè)問(wèn)題
一個(gè) TCP 連接可以對(duì)應(yīng)幾個(gè) HTTP 請(qǐng)求?
了解了***個(gè)問(wèn)題之后，其實(shí)這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)有了答案，如果維持連接，一個(gè) TCP 連接是可以發(fā)送多個(gè) HTTP 請(qǐng)求的。
第三個(gè)問(wèn)題
一個(gè) TCP 連接中 HTTP 請(qǐng)求發(fā)送可以一起發(fā)送么(比如一起發(fā)三個(gè)請(qǐng)求，再三個(gè)響應(yīng)一起接收)?
HTTP/1.1 存在一個(gè)問(wèn)題，單個(gè) TCP 連接在同一時(shí)刻只能處理一個(gè)請(qǐng)求，意思是說(shuō)：兩個(gè)請(qǐng)求的生命周期不能重疊，任意兩個(gè) HTTP 請(qǐng)求從開(kāi)始到結(jié)束的時(shí)間在同一個(gè) TCP 連接里不能重疊。
雖然 HTTP/1.1 規(guī)范中規(guī)定了 Pipelining 來(lái)試圖解決這個(gè)問(wèn)題，但是這個(gè)功能在瀏覽器中默認(rèn)是關(guān)閉的。
先來(lái)看一下 Pipelining 是什么，RFC 2616 中規(guī)定了：
- A client that supports persistent connections MAY "pipeline" its requests (i.e., send multiple requests without waiting for each response). A server MUST send its responses to those requests in the same order that the requests were received. 一個(gè)支持持久連接的客戶端可以在一個(gè)連接中發(fā)送多個(gè)請(qǐng)求(不需要等待任意請(qǐng)求的響應(yīng))。收到請(qǐng)求的服務(wù)器必須按照請(qǐng)求收到的順序發(fā)送響應(yīng)。
至于標(biāo)準(zhǔn)為什么這么設(shè)定，我們可以大概推測(cè)一個(gè)原因：由于 HTTP/1.1 是個(gè)文本協(xié)議，同時(shí)返回的內(nèi)容也并不能區(qū)分對(duì)應(yīng)于哪個(gè)發(fā)送的請(qǐng)求，所以順序必須維持一致。比如你向服務(wù)器發(fā)送了兩個(gè)請(qǐng)求 GET/query?q=A 和 GET/query?q=B，服務(wù)器返回了兩個(gè)結(jié)果，瀏覽器是沒(méi)有辦法根據(jù)響應(yīng)結(jié)果來(lái)判斷響應(yīng)對(duì)應(yīng)于哪一個(gè)請(qǐng)求的。
- Pipelining 這種設(shè)想看起來(lái)比較美好，但是在實(shí)踐中會(huì)出現(xiàn)許多問(wèn)題：
- 一些代理服務(wù)器不能正確的處理 HTTP Pipelining。
- 正確的流水線實(shí)現(xiàn)是復(fù)雜的。
Head-of-line Blocking 連接頭阻塞：在建立起一個(gè) TCP 連接之后，假設(shè)客戶端在這個(gè)連接連續(xù)向服務(wù)器發(fā)送了幾個(gè)請(qǐng)求。按照標(biāo)準(zhǔn)，服務(wù)器應(yīng)該按照收到請(qǐng)求的順序返回結(jié)果，假設(shè)服務(wù)器在處理***請(qǐng)求時(shí)花費(fèi)了大量時(shí)間，那么后面所有的請(qǐng)求都需要等著***請(qǐng)求結(jié)束才能響應(yīng)。
所以現(xiàn)代瀏覽器默認(rèn)是不開(kāi)啟 HTTP Pipelining 的。
但是，HTTP2 提供了 Multiplexing 多路傳輸特性，可以在一個(gè) TCP 連接中同時(shí)完成多個(gè) HTTP 請(qǐng)求。至于 Multiplexing 具體怎么實(shí)現(xiàn)的就是另一個(gè)問(wèn)題了。我們可以看一下使用 HTTP2 的效果。
綠色是發(fā)起請(qǐng)求到請(qǐng)求返回的等待時(shí)間，藍(lán)色是響應(yīng)的下載時(shí)間，可以看到都是在同一個(gè) Connection，并行完成的。
所以這個(gè)問(wèn)題也有了答案：在 HTTP/1.1 存在 Pipelining 技術(shù)可以完成這個(gè)多個(gè)請(qǐng)求同時(shí)發(fā)送，但是由于瀏覽器默認(rèn)關(guān)閉，所以可以認(rèn)為這是不可行的。在 HTTP2 中由于 Multiplexing 特點(diǎn)的存在，多個(gè) HTTP 請(qǐng)求可以在同一個(gè) TCP 連接中并行進(jìn)行。
那么在 HTTP/1.1 時(shí)代，瀏覽器是如何提高頁(yè)面加載效率的呢?主要有下面兩點(diǎn)：
- 維持和服務(wù)器已經(jīng)建立的 TCP 連接，在同一連接上順序處理多個(gè)請(qǐng)求。
- 和服務(wù)器建立多個(gè) TCP 連接。
第四個(gè)問(wèn)題
為什么有的時(shí)候刷新頁(yè)面不需要重新建立 SSL 連接?
在***個(gè)問(wèn)題的討論中已經(jīng)有答案了，TCP 連接有的時(shí)候會(huì)被瀏覽器和服務(wù)端維持一段時(shí)間。TCP 不需要重新建立，SSL 自然也會(huì)用之前的。
第五個(gè)問(wèn)題
瀏覽器對(duì)同一 Host 建立 TCP 連接到數(shù)量有沒(méi)有限制?
假設(shè)我們還處在 HTTP/1.1 時(shí)代，那個(gè)時(shí)候沒(méi)有多路傳輸，當(dāng)瀏覽器拿到一個(gè)有幾十張圖片的網(wǎng)頁(yè)該怎么辦呢?肯定不能只開(kāi)一個(gè) TCP 連接順序下載，那樣用戶肯定等的很難受，但是如果每個(gè)圖片都開(kāi)一個(gè) TCP 連接發(fā) HTTP 請(qǐng)求，那電腦或者服務(wù)器都可能受不了，要是有 1000 張圖片的話總不能開(kāi) 1000 個(gè)TCP 連接吧，你的電腦同意 NAT 也不一定會(huì)同意。
所以答案是：有。Chrome 最多允許對(duì)同一個(gè) Host 建立六個(gè) TCP 連接。不同的瀏覽器有一些區(qū)別。
https://developers.google.com/web/tools/chrome-devtools/network/issues#queued-or-stalled-requestsdevelopers.google.com
那么回到最開(kāi)始的問(wèn)題，收到的 HTML 如果包含幾十個(gè)圖片標(biāo)簽，這些圖片是以什么方式、什么順序、建立了多少連接、使用什么協(xié)議被下載下來(lái)的呢?
如果圖片都是 HTTPS 連接并且在同一個(gè)域名下，那么瀏覽器在 SSL 握手之后會(huì)和服務(wù)器商量能不能用 HTTP2，如果能的話就使用 Multiplexing 功能在這個(gè)連接上進(jìn)行多路傳輸。不過(guò)也未必會(huì)所有掛在這個(gè)域名的資源都會(huì)使用一個(gè) TCP 連接去獲取，但是可以確定的是 Multiplexing 很可能會(huì)被用到。
如果發(fā)現(xiàn)用不了 HTTP2 呢?或者用不了 HTTPS(現(xiàn)實(shí)中的 HTTP2 都是在 HTTPS 上實(shí)現(xiàn)的，所以也就是只能使用 HTTP/1.1)。那瀏覽器就會(huì)在一個(gè) HOST 上建立多個(gè) TCP 連接，連接數(shù)量的***限制取決于瀏覽器設(shè)置，這些連接會(huì)在空閑的時(shí)候被瀏覽器用來(lái)發(fā)送新的請(qǐng)求，如果所有的連接都正在發(fā)送請(qǐng)求呢?那其他的請(qǐng)求就只能等等了。
