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RPC

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写代码之前,我想先整理一下思路。

假设你在开发一款《学生成绩管理系统》的web应用时,你对自己的开发内容是十分清楚的:

  1. web应用是B/S架构;B/S模式是指基于浏览器(Browser)服务器(Server)形式的应用
  2. 正因为web应用是B/S架构,所以你需要编写一些好看的网页,并使得这些网页具有功能入口,这部分称之为前端工作。
  3. 前端工程展示在浏览器上,那浏览器上的数据从何而来?往何处而去?答案就是服务器。因此,你需要将后端工程部署到服务器上使之运行,同时还需要在服务器上配置MySQL,Redis等。

不管先写前端还是先写后端,还是先去部署MySQL这样的服务到服务器上,至少你清楚你要做的事情。

可是面对RPC框架,我还不知道要做什么。我的解决办法是:从应用的核心功能出发去思考,即——远程方法调用。

根据RPC框架中角色的定义:

客户端(Client):服务调用方。最理想的情况是RPC Client在完全不知道有RPC框架存在的情况下发起对远程服务的调用。

服务端(Server):服务提供方。在RPC规范中,这个Server并不是提供RPC服务器IP、端口监听的模块。而是远程服务方法的具体实现(在JAVA中就是RPC服务接口的具体实现)。其中的代码是最普通的和业务相关的代码,甚至其接口实现类本身都不知道将被某一个RPC远程客户端调用。

至此,我们只需要牢记一个概念,RPC框架是支持客户端在不知道调用细节的情况下,调用存在于远程计算机上的某个资源(该资源由服务端实现),就像调用本地应用程序中的资源一样的框架。框架中的所有细节所有技术,都是为了实现这个概念。

为此,我们可以奠定我们开发的核心内容:

  1. 实现客户端
  2. 实现服务端
  3. 实现客户端对服务端提供的远程服务的调用

让我们从最简易的实现开始,一步步的去完善这个框架的细节,支持更多的功能~

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久仰 Dubbo 大名,正好公司需要使用,特此学习

 

一、学习方法 —> 带有目的去看官方文档

因为我本身了解过RPC框架的大体架构和原理(理论+简单的实现),零散的学习过分布式,微服务的概念,使用 Dubbo+zookeeper 实现了简单的远程调用,有一定的基础,因此现阶段最需要的是 系统的梳理 + 知识的整合。

官方文档是最全面(利于整合),最顶层(利于梳理)的。

因此,我建议在开发过程中,如果需要学习一门新的技术,先思考自己是否有一定的基础,如果有,那么在学习官方文档的时候,就应该带有两个目的去学习

  1. 系统的梳理 
  2. 知识的整合(缺少的则趁此补充)

这样下来,不仅学会了其使用方法,也夯实了所有知识,打通全身脉络。

 

二、开始分析

Apache Dubbo 是一款微服务开发框架,它提供了 RPC通信 与 微服务治理 两大关键能力。这

意味着,使用 Dubbo 开发的微服务,将具备相互之间的远程发现与通信能力, 同时利用 Dubbo 提供的丰富服务治理能力,可以实现诸如服务发现、负载均衡、流量调度等服务治理诉求。同时 Dubbo 是高度可扩展的,用户几乎可以在任意功能点去定制自己的实现,以改变框架的默认行为来满足自己的业务需求。Dubbo3 基于 Dubbo2 演进而来,在保持原有核心功能特性的同时, Dubbo3 在易用性、超大规模微服务实践、云原生基础设施适配、安全设计等几大方向上进行了全面升级。 以下文档都将基于 Dubbo3 展开。

上述为Dubbo3简介的第一段话,可分析得出:

(1)Dubbo服务于 微服务开发框架

1.什么是微服务架构(组件化,服务化,以关联的业务逻辑为边界)

微服务架构强调“业务需要彻底的组件化和服务化”,原有的单个业务系统会拆分为多个可以独立开发,涉及,运行的小应用,这些小应用之间通过服务完成交互和集成微服务架构将相关联的业务逻辑及数据放在一起形成独立的边界,其目的是能在不影响其他应用组件(微服务)的情况下更快地交付并推出市

举例:航班预定应用

将航班预订应用划分为预订航班、时间表查询、计算票价、分配座位、管理奖励、更新客户、调整库存七个微服务实施

举例:先享后付应用

将先享后付应用划分为信用审核,资格申请,商家接入,交易完成四个微服务实施。

2.总结

Dubbo服务于 微服务架构,通过Dubbo可以将应用业务彻底的组件化和服务化,通过组件化和服务化,各个微服务可以自行部署,设计,开发,使得应用更加灵活,开发更加敏捷,服务的可用性更高。(例如信用审核由A小组开发,资格申请由B小组开发,这样两个小组同时进行,可加快开发效率;业务的组件化增强服务可用性,例如商家接入组件的更新不会影响到用户的信用审核及资格申请;微服务的语言无关性使应用更加灵活,例如商家接入组件使用Java语言开发,完成交易组件可以使用追求效率的Go语言)

 

(2)Dubbo提供的两大关键能力—RPC通信 与 微服务治理

RPC通信

1.首先明确RPC通信是一种通信方式(进程间8种通信方式详解 – 云+社区 – 腾讯云 (tencent.com)进程间通信的几种方式 – 云+社区 – 腾讯云 (tencent.com)

通信方式包括:

  • 管道(pipe)
  • 消息队列(消息传递系统)
  • 信号量通信(消息传递系统)
  • 信号(消息传递系统)
  • 共享内存通信(共享存储器系统)
  • 套接字通信(C/S系统)
  • RPC(C/S系统)

2.RPC通信具体描述

RPC—远程过程调用,它是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务,而不需要了解底层网络技术的协议。RPC协议假定某些传输协议的存在,如TCP或UDP,为通信程序之间携带信息数据。在OSI网络通信模型中,RPC跨越了传输层和应用层。RPC使得开发包括网络分布式多程序在内的应用程序更加容易。

3.RPC通信所带来的问题(谁能用通俗的语言解释一下什么是 RPC 框架? – 知乎 (zhihu.com)

  • Call ID映射(即服务注册,发现)
  • 序列化和反序列化(序列化协议,如hessian,dubbo)
  • 网络传输(数据发送模型)

4.总结

进程间的通信方式有多种,而RPC通信是一种基于C/S系统的通信方式,RPC通信屏蔽应用层和传输层(可理解为RPC框架完成了这两层的功能,实现方式可以自定义),这种方式使得远程调用和本地调用一样简单,但与此同时,RPC通信带来一些问题,如服务注册,服务发现,序列化和网络传输等;

Dubbo则是RPC通信的一种实现,提供Client-Based的服务发现机制,通过部署额外的第三方注册中心组件来协调服务发现过程,如Nacos,Zookeeper等;它支持多种通信协议(如Dubbo3,Dubbo2)实现序列化+网络传输。

 

微服务治理

1.什么是服务治理?

因为某些原因,我们选择了微服务架构,而微服务架构的特点和实现决定了它有一些待解决的问题。我们的目的是使项目通过微服务架构运行起来,那么我们就必须解决这些问题。

可以用这个例子来思考:

微服务运行起来—>人是健康的

微服务待解决的问题—>人生病了(可能是咳嗽(服务不问题))…

服务治理—>给人治病,而且是对症下药

总结:服务治理就是为了完成项目在微服务架构下的部署和运行这个目的,而对该架构的问题的解决。

2.服务治理究竟要治的是什么?

让我们先放下微服务,像《微服务设计》那本书中说的一样,把自己想象成一个城市规划师,我们的目标不是治理微服务,而是要治理一个城市的交通,那么我们会怎么思考?

 

在进行城市交通规划之前首先要做的第一个事情是收集信息,要能够知道这个城市发生了什么,所以在各个路口需要安装采集探头,记录车来车往的信息。有了信息以后就需要对信息进行分析,那么就需要可视化的图形界面,能够一眼就看出什么地方出了问题,通往哪个工厂的路坏了。发现了问题就要解决问题了,限制一下拥堵路段的流量,把去往一个公园的车辆导向到另外一个类似的公园。最后,如果把城市作为一个国家来考虑,那么每个进入这个城市的车辆都需要进行检查,看看有没有携带违禁品,最后给这些不熟悉道路的外地车规划路线。通过上面这个思考的过程,我们发现要对一个城市进行治理的时候,第一要采集信息,然后要能够对采集的信息进行监控和分析,最后根据分析的结果采取对应的治理策略。另外从整体安全的角度考虑还需要一个守门人

守门人—>采集信息—>监控和分析—>治理

因此我们也用同样的思路来思考服务治理,网关就是整个整体的守门人,日志采集,追踪工具,服务注册发现都是用来采集信息的,然后需要监控平台来展现这些采集的信息,并进行监控和分析。最后根据分析的结果采取治理策略,有的服务快撑不住了要限流,有的服务坏了要熔断,并且还能够及时的调整这些服务的配置。

下面的脑图就从这四个方面构建了一个简易的服务治理体系:请求网关,信息采集,信息分析,治理策略总结:微服务治理可以简易的分成四个方面,分别是请求网关,信息采集,信息分析,治理策略

 三、参考

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转载博文:

https://www.jianshu.com/p/2accc2840a1b

RPC:Remote Produre Call,远程过程调用(亦可理解为远程方法调用)

分布式,促使RPC诞生的领域

假设我们有一个计算器接口,Calculator,以及它的实现类CalculatorImpl,那么在系统还是单体应用时,你要调用Calculator的add方法来执行一个加运算,直接new一个CalculatorImpl,然后调用add方法就行了,这其实就是非常普通的本地函数调用,因为在同一个地址空间,或者说在同一块内存,所以通过方法栈和参数栈就可以实现。
现在,公司老板找到你说,“小王啊,我们这个系统越做越大,用户也多了起来,很多客户说我们的系统有点慢啊,为了保证公司的业务能正常开展,我们把系统改造成高可用高性能的分布式应用吧,把你负责的这个计算器功能放在服务B里面,其他需要实现计算的,比如订单计费,人数满减这些其他的A服务都来调用服务B中的Calculator接口就行”。
“好的老板”
那么此时问题摆在我们面前了,这个订单计费,人数满减这些服务里面没有CalculatorImpl这个类,那怎么实现加,减这些CalculatorImpl里面的add方法呢?
可能会有人想到,可以模仿B/S架构(浏览器/服务器)的调用方式,在B服务上暴露一个RestFul接口,然后A服务通过调用这个RestFul接口来间接调用CalcutorImpl的add方法;
这样并非不可行,但如果这样,那每次调用时,都需要写一串发起http请求的代码,很麻烦,那么我们能不能像本地调用一样,去发起远程调用,让使用者感知不到远程调用的过程呢?像这样:
@Reference
private Calculator calculator;

...

calculator.add(1,2);

...

注释:@Reference注入的是分布式中的远程服务对象
@Resource和@Autowired注入的是本地spring容器中的对象。

这时候,有同学就会说,用代理模式呀!而且最好是结合Spring IoC一起使用,通过Spring注入calculator对象,注入时,如果扫描到对象加了@Reference注解,那么就给它生成一个代理对象,将这个代理对象放进容器中。而这个代理对象的内部,就是通过httpClient来实现RPC远程过程调用的。

可能上面这段描述比较抽象,不过这就是很多RPC框架要解决的问题和解决的思路,比如阿里的Dubbo。

总结一下,RPC要解决的两个问题:

  1. 解决分布式系统中,服务之间的调用问题。
  2. 远程调用时,要能够像本地调用一样方便,让调用者感知不到远程调用的逻辑。

如何实现一个RPC

实际情况下,RPC很少用到http协议来进行数据传输,毕竟我只是想传输一下数据而已,何必动用到一个文本传输的应用层协议呢,我为什么不直接使用二进制传输?比如直接用Java的Socket协议进行传输?

不管你用何种协议进行数据传输,一个完整的RPC过程,都可以用下面这张图来描述

以左边的Client端为例,Application就是rpc的调用方,Client Stub就是我们上面说到的代理对象,也就是那个看起来像是Calculator的实现类,其实内部是通过rpc方式来进行远程调用的代理对象,至于Client Run-time Library,则是实现远程调用的工具包,比如jdk的Socket,最后通过底层网络实现实现数据的传输。

这个过程中最重要的就是序列化反序列化了,因为数据传输的数据包必须是二进制的,你直接丢一个Java对象过去,人家可不认识,你必须把Java对象序列化为二进制格式,传给Server端,Server端接收到之后,再反序列化为Java对象。

下一次我也将通过代码,给大家演示一下,如何实现一个简单的RPC。

RPC vs Restful

其实这两者并不是一个维度的概念,总得来说RPC涉及的维度更广。

如果硬要比较,那么可以从RPC风格的url和Restful风格的url上进行比较。

比如你提供一个查询订单的接口,用RPC风格,你可能会这样写:

/queryOrder?orderId=123

用Restful风格呢?

Get  
/order?orderId=123

RPC是面向过程,Restful是面向资源,并且使用了Http动词。从这个维度上看,Restful风格的url在表述的精简性、可读性上都要更好。

RPC vs RMI

严格来说这两者也不是一个维度的。

RMI是Java提供的一种访问远程对象的协议,是已经实现好了的,可以直接用了。

而RPC呢?人家只是一种编程模型,并没有规定你具体要怎样实现,你甚至都可以在你的RPC框架里面使用RMI来实现数据的传输,比如Dubbo:Dubbo – rmi协议

RPC没那么简单

要实现一个RPC不算难,难的是实现一个高性能高可靠的RPC框架。

比如,既然是分布式了,那么一个服务可能有多个实例,你在调用时,要如何获取这些实例的地址呢?

这时候就需要一个服务注册中心,比如在Dubbo里头,就可以使用Zookeeper作为注册中心,在调用时,从Zookeeper获取服务的实例列表,再从中选择一个进行调用。

那么选哪个调用好呢?这时候就需要负载均衡了,于是你又得考虑如何实现复杂均衡,比如Dubbo就提供了好几种负载均衡策略。

这还没完,总不能每次调用时都去注册中心查询实例列表吧,这样效率多低呀,于是又有了缓存,有了缓存,就要考虑缓存的更新问题,blablabla……

你以为就这样结束了,没呢,还有这些:

  • 客户端总不能每次调用完都干等着服务端返回数据吧,于是就要支持异步调用;
  • 服务端的接口修改了,老的接口还有人在用,怎么办?总不能让他们都改了吧?这就需要版本控制了;
  • 服务端总不能每次接到请求都马上启动一个线程去处理吧?于是就需要线程池;
  • 服务端关闭时,还没处理完的请求怎么办?是直接结束呢,还是等全部请求处理完再关闭呢?
  • ……

如此种种,都是一个优秀的RPC框架需要考虑的问题。

当然,接下来我们还是先实现一个简单的RPC,再在上面一步步优化!

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最近在看RPC相关知识,里面涉及到了HTTP,TCP,UDP等许多协议的理论知识,之前我做过相关协议的总结,但感觉印象还是不深刻,觉得如此重要又基础的知识实在有必要新开一个目录来进行记录,同时,了解到阮一峰前辈的相关事迹或许是今天最大的收获,此篇HTTP协议入门即参考了阮一峰前辈的博客

 

了解的概念越多,越觉得在学习一门知识之前,要先明白其作用

我为什么要去了解HTTP协议?

因为我要开发Web应用,我需要了解其相关知识(格局比较小,但对我来说就是如此),那么我必须了解Web应用中是如何实现从客户端发起Request,然后服务端把Response响应发回给客户端浏览器的呢

好比A和B要说话,它们之间应该规定一种沟通的语言或者格式

比如客户端在发送消息前必须加上“OHH”,服务端在发送前需要加上“OKK”,类似于这样:

客户端“OHH  我需要index.html页面的内容”

服务端“OKK   好的 传给你”

这样的行为,即称之为协议;

HTTP协议也是协议,它是应用层上的一种客户端/服务端模型的通信协议,由请求和响应构成,无状态,主要规定了客户端和服务器之间的通信格式,默认使用80端口

如果你真的很想去学习一门技术或者知识,那么了解其历史是有必要的,这一步将带领我们切实体会 “需求是最大的生产力”,程序员尤其如此,因为有需求,所以有各种各样解决需求的技术

一、HTTP/0.9

首先出场的是 HTTP/0.9,它诞生于1991年,非常简单,简单到只有一个命令GET

GET/index.html

上述命令表示,TCP连接(connection)建立后,客户端向服务端请求(Request)index.html网页

而此时的HTTP协议规定,服务器只能回应(Response)HTML格式的字符串,不能回应别的格式

<html>

<body>Hello World </body>

</html>

服务器发送完毕就立即关闭TCP连接

我们来思考一下以上的HTTP协议存在哪些问题?

1.格式的限制,首先互联网上只能传输HTML格式的字符串,那么图像、视频、二进制文件都无法完成传输,也就是说此时的互联网只能实现“看小说”(文字)

2.命令单一,兄弟们它只支持客户端发送GET这一请求啊,还不支持消息头(这是只能传输文本的原因),也就是说我用POSTMAN只能GET、GET、GET然后得到一串文本

3.没有状态码、不支持多字符集、不支持多部分发送、不支持缓存等等

HTTP协议从无到有已经是质的飞跃,因为没有HTTP,就没有互联网,因此我们不能对HTTP0.9要求太多,那么 需求来了

我不仅仅想实现看小说功能,我还想实现上传下载文件、看视频、听歌等功能,HTTP协议说,好,那我给你来个升级Plus,于是HTTP/1.0出现了

 

二、HTTP/1.0

1996年五月,HTTP/1.0发布,内容大大增加,从1991的0.9到1996的1.0,别看版本号只提升了0.1,但内容可谓天差地别,HTTP从一个会说话的小孩,变成了一个精通唱跳Rap篮球的全才

2.1那么我们来看看HTTP/1.0的内容

1.首先,打破格式限制

任何格式的内容都可以发送,0.9只能传输文字,而1.0开始支持传输图像、音频、视频、二进制文件;正是HTTP1.0的全格式支持为互联网的大发展奠定了基础

2.其次,丰富命令方式

除了GET命令,还引入了POST命令和HEAD命令,丰富了浏览器和服务器的互动手段

3.然后,HTTP请求和回应的格式改变

除了数据部分,每次通信必须包含头信息(HTTP header),用来描述一些元数据

4.其他新增:

  • 状态码(Status code)
  • 多字符集支持
  • 多部分发送
  • 权限
  • 缓存
  • 内容编码等

2.2 请求格式
下面是一个1.0版的HTTP请求的例子。

GET / HTTP/1.0
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_10_5)
Accept: */*
可以看到,这个格式与0.9版有很大变化。
第一行是请求命令,必须在尾部添加协议版本(HTTP/1.0)。后面就是多行头信息,描述客户端的情况。

2.3 回应格式
服务器的回应如下。

HTTP/1.0 200 OK
Content-Type: text/plain
Content-Length: 137582
Expires: Thu, 05 Dec 1997 16:00:00 GMT
Last-Modified: Wed, 5 August 1996 15:55:28 GMT
Server: Apache 0.84

<html>
<body>Hello World</body>
</html>
回应的格式是”头信息 + 一个空行(\r\n) + 数据”。其中,第一行是”协议版本 + 状态码(status code) + 状态描述”。

2.4 Content-Type 字段

关于字符的编码,1.0版规定,头信息必须是 ASCII 码,后面的数据可以是任何格式。因此,服务器回应的时候,必须告诉客户端,数据是什么格式,这就是Content-Type字段的作用。
下面是一些常见的Content-Type字段的值。
text/plain
text/html
text/css
image/jpeg
image/png
image/svg+xml
audio/mp4
video/mp4
application/javascript
application/pdf
application/zip
application/atom+xml
这些数据类型总称为MIME type,每个值包括一级类型和二级类型,之间用斜杠分隔。
除了预定义的类型,厂商也可以自定义类型。

application/vnd.debian.binary-package
上面的类型表明,发送的是Debian系统的二进制数据包。
MIME type还可以在尾部使用分号,添加参数。

Content-Type: text/html; charset=utf-8
上面的类型表明,发送的是网页,而且编码是UTF-8。
客户端请求的时候,可以使用Accept字段声明自己可以接受哪些数据格式。

Accept: */*
上面代码中,客户端声明自己可以接受任何格式的数据。
MIME type不仅用在HTTP协议,还可以用在其他地方,比如HTML网页。

<meta http-equiv=”Content-Type” content=”text/html; charset=UTF-8″ />
<!– 等同于 –>
<meta charset=”utf-8″ />

2.5 Content-Encoding 字段

由于发送的数据可以是任何格式,因此可以把数据压缩后再发送。Content-Encoding字段说明数据的压缩方法。

Content-Encoding: gzip
Content-Encoding: compress
Content-Encoding: deflate
客户端在请求时,用Accept-Encoding字段说明自己可以接受哪些压缩方法。

Accept-Encoding: gzip, deflate

2.6 缺点(重)

HTTP/1.0 版的主要缺点是,每个TCP连接只能发送一个请求。发送数据完毕,连接就关闭,如果还要请求其他资源,就必须再新建一个连接。(HTTP基于TCP连接之上)
TCP连接的新建成本很高,因为需要客户端和服务器三次握手,并且开始发送速率较慢(slow start)。所以,HTTP 1.0版本的性能比较差。随着网页加载的外部资源越来越多,这个问题就愈发突出了。
为了解决这个问题,有些浏览器在请求时,用了一个非标准的Connection字段。

Connection: keep-alive
这个字段要求服务器不要关闭TCP连接,以便其他请求复用。服务器同样回应这个字段。

Connection: keep-alive
一个可以复用的TCP连接就建立了,直到客户端或服务器主动关闭连接。但是,这不是标准字段,不同实现的行为可能不一致,因此不是根本的解决办法。

 

三、HTTP/1.1

1997年1月,HTTP/1.1 版本发布,只比 1.0 版本晚了半年。它进一步完善了 HTTP 协议,一直用到了20年后的今天,直到现在还是最流行的版本。

3.1 持久连接

1.1 版的最大变化,就是引入了持久连接(persistent connection),即TCP连接默认不关闭,可以被多个请求复用,不用声明Connection: keep-alive
客户端和服务器发现对方一段时间没有活动,就可以主动关闭连接。不过,规范的做法是,客户端在最后一个请求时,发送Connection: close,明确要求服务器关闭TCP连接。

Connection: close
目前,对于同一个域名,大多数浏览器允许同时建立6个持久连接。

3.2 管道机制(连续发送请求)

1.1 版还引入了管道机制(pipelining),即在同一个TCP连接里面,客户端可以同时发送多个请求。这样就进一步改进了HTTP协议的效率。
举例来说,客户端需要请求两个资源。以前的做法是,在同一个TCP连接里面,先发送A请求,然后等待服务器做出回应,收到后再发出B请求。管道机制则是允许浏览器同时发出A请求和B请求,但是服务器还是按照顺序,先回应A请求,完成后再回应B请求。

3.3 Content-Length 字段

一个TCP连接现在可以传送多个回应,势必就要有一种机制,区分数据包是属于哪一个回应的。这就是Content-length字段的作用,声明本次回应的数据长度。

Content-Length: 3495
上面代码告诉浏览器,本次回应的长度是3495个字节,后面的字节就属于下一个回应了。
在1.0版中,Content-Length字段不是必需的,因为浏览器发现服务器关闭了TCP连接,就表明收到的数据包已经全了。
3.4 分块传输编码
使用Content-Length字段的前提条件是,服务器发送回应之前,必须知道回应的数据长度。
对于一些很耗时的动态操作来说,这意味着,服务器要等到所有操作完成,才能发送数据,显然这样的效率不高。更好的处理方法是,产生一块数据,就发送一块,采用”流模式”(stream)取代”缓存模式”(buffer)。
因此,1.1版规定可以不使用Content-Length字段,而使用”分块传输编码”(chunked transfer encoding)。只要请求或回应的头信息有Transfer-Encoding字段,就表明回应将由数量未定的数据块组成。

Transfer-Encoding: chunked
每个非空的数据块之前,会有一个16进制的数值,表示这个块的长度。最后是一个大小为0的块,就表示本次回应的数据发送完了。下面是一个例子。

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/plain
Transfer-Encoding: chunked

25
This is the data in the first chunk

1C
and this is the second one

3
con

8
sequence

0

3.5 其他功能

1.1版还新增了许多动词方法:PUT、PATCH、HEAD、 OPTIONS、DELETE。
另外,客户端请求的头信息新增了Host字段,用来指定服务器的域名。

Host: www.example.com
有了Host字段,就可以将请求发往同一台服务器上的不同网站,为虚拟主机的兴起打下了基础。
3.6 缺点
虽然1.1版允许复用TCP连接,但是同一个TCP连接里面,所有的数据通信是按次序进行的。服务器只有处理完一个回应,才会进行下一个回应。要是前面的回应特别慢,后面就会有许多请求排队等着。这称为”队头堵塞”(Head-of-line blocking)。
为了避免这个问题,只有两种方法:一是减少请求数,二是同时多开持久连接。这导致了很多的网页优化技巧,比如合并脚本和样式表、将图片嵌入CSS代码、域名分片(domain sharding)等等。如果HTTP协议设计得更好一些,这些额外的工作是可以避免的。

 

四、SPDY 协议

2009年,谷歌公开了自行研发的 SPDY 协议,主要解决 HTTP/1.1 效率不高的问题。
这个协议在Chrome浏览器上证明可行以后,就被当作 HTTP/2 的基础,主要特性都在 HTTP/2 之中得到继承。

五、HTTP/2

2015年,HTTP/2 发布。它不叫 HTTP/2.0,是因为标准委员会不打算再发布子版本了,下一个新版本将是 HTTP/3。
5.1 二进制协议
HTTP/1.1 版的头信息肯定是文本(ASCII编码),数据体可以是文本,也可以是二进制。HTTP/2 则是一个彻底的二进制协议,头信息和数据体都是二进制,并且统称为”帧”(frame):头信息帧和数据帧。
二进制协议的一个好处是,可以定义额外的帧。HTTP/2 定义了近十种帧,为将来的高级应用打好了基础。如果使用文本实现这种功能,解析数据将会变得非常麻烦,二进制解析则方便得多。
5.2 多工
HTTP/2 复用TCP连接,在一个连接里,客户端和浏览器都可以同时发送多个请求或回应,而且不用按照顺序一一对应,这样就避免了”队头堵塞”。
举例来说,在一个TCP连接里面,服务器同时收到了A请求和B请求,于是先回应A请求,结果发现处理过程非常耗时,于是就发送A请求已经处理好的部分, 接着回应B请求,完成后,再发送A请求剩下的部分。
这样双向的、实时的通信,就叫做多工(Multiplexing)。
5.3 数据流
因为 HTTP/2 的数据包是不按顺序发送的,同一个连接里面连续的数据包,可能属于不同的回应。因此,必须要对数据包做标记,指出它属于哪个回应。
HTTP/2 将每个请求或回应的所有数据包,称为一个数据流(stream)。每个数据流都有一个独一无二的编号。数据包发送的时候,都必须标记数据流ID,用来区分它属于哪个数据流。另外还规定,客户端发出的数据流,ID一律为奇数,服务器发出的,ID为偶数。
数据流发送到一半的时候,客户端和服务器都可以发送信号(RST_STREAM帧),取消这个数据流。1.1版取消数据流的唯一方法,就是关闭TCP连接。这就是说,HTTP/2 可以取消某一次请求,同时保证TCP连接还打开着,可以被其他请求使用。
客户端还可以指定数据流的优先级。优先级越高,服务器就会越早回应。
5.4 头信息压缩
HTTP 协议不带有状态,每次请求都必须附上所有信息。所以,请求的很多字段都是重复的,比如Cookie和User Agent,一模一样的内容,每次请求都必须附带,这会浪费很多带宽,也影响速度。
HTTP/2 对这一点做了优化,引入了头信息压缩机制(header compression)。一方面,头信息使用gzip或compress压缩后再发送;另一方面,客户端和服务器同时维护一张头信息表,所有字段都会存入这个表,生成一个索引号,以后就不发送同样字段了,只发送索引号,这样就提高速度了。
5.5 服务器推送
HTTP/2 允许服务器未经请求,主动向客户端发送资源,这叫做服务器推送(server push)。
常见场景是客户端请求一个网页,这个网页里面包含很多静态资源。正常情况下,客户端必须收到网页后,解析HTML源码,发现有静态资源,再发出静态资源请求。其实,服务器可以预期到客户端请求网页后,很可能会再请求静态资源,所以就主动把这些静态资源随着网页一起发给客户端了。