2. HTTP的现状

几乎所有互联网上的内容都采用了HTTP 1.1作为通信协议。人们在该协议上投入了大量精力,所以基于它的基础架构也得以日臻完善。而得益于此,在现有的HTTP协议之上构建新的方案会比从底层建立新的协议要容易得多。

2.1 HTTP 1.1过于庞大

HTTP刚诞生的时候只被当作是一个相对简单直观的协议,但时间证明了早期的设计并不尽人意。于1996年发布的、描述HTTP 1.0规范的RFC 1945只有60页,但仅仅3年之后、描述HTTP 1.1规范的RFC 2616就一下增长到了176页。而当我们在IETF小组对该规范进行更新时,它更是被拆分成了总页数更多的六个文档(这就是RFC 7230及其文件族的由来与诞生)。总而言之,HTTP 1.1包含了太多细节和可选的部分,这让它变得过于庞大。

2.2 过多的可选项

HTTP 1.1不仅包含了非常多的细枝末节,同时也为未来的扩展预留了很多选项。这种事无巨细的风格导致在现有的软件生态中,几乎没有任何实现真正实现了协议中提及的所有细节,甚至要弄清楚“所有细节”到底包括哪些细节都非常困难。而这也导致了很多最初不常用的功能在后来的实现中很少会被支持,而有些最初实现了的功能,却又很少被使用。

随着时间推移,这些当初看似被边缘化的功能逐渐被用上,客户端和服务器的互用性(interoperability)问题就被暴露了出来。HTTP管线化(HTTP pipelining)就是一个非常好的例子。

2.3 未能被充分利用的TCP

HTTP 1.1很难榨干TCP协议所能提供的所有性能。HTTP客户端和浏览器必须要另辟蹊径的去找到新的解决方案来降低页面载入时间。

与此同时,人们也尝试去用新的协议来替代TCP,但结果证明这也非常困难。无奈之下,我们只能尝试同时改进TCP协议本身和基于TCP的上层协议。

简单来说,我们可以通过更好的利用TCP来减少传输过程中的暂停,并充分挖掘利用那些本可以用于发送/接受更多数据的时间。下面几段我们将会着重讨论这些问题。

2.4 传输大小和资源数量

如果仔细观察打开那些最流行的网站首页所需要下载的资源的话,会发现一个非常明显的趋势。 近年来加载网站首页需要的下载的数据量在逐渐增加,并已经超过了1.9MB。但在这里我们更应该关心的是:平均每个页面为了完成显示与渲染所需要下载的资源数已经超过了100个。

正如下图所示,这种趋势已经持续了很长一段时间,并且没有减缓的迹象。该图表中绿色直线展示了传输数据大小的增长,红色直线展示了平均请求资源数量的增长。

transfer size growth

2.5 恼人的延迟

HTTP 1.1对网络延迟非常敏感。部分原因是HTTP pipelining还存有很多问题,所以对大部分用户来说这项技术是被默认关闭的。

虽然近几年来网络带宽增长非常快,然而我们却并没有看到网络延迟有对应程度的降低。在高延迟的网络上(比如移动设备),即使拥有高连接速率,也很难获得优质快速的网络体验。

另外一个需要低延迟的场景是某些视频服务,如视频会议、游戏和一些类似无法预生成待发送数据流的服务。

2.6 线头阻塞(Head-of-line blocking)

HTTP pipelining是这样一种技术:在等待上一个请求响应的同时,发送下一个请求。(译者注:作者这个解释并不完全正确,HTTP pipelining其实是把多个HTTP请求放到一个TCP连接中一一发送,而在发送过程中不需要等待服务器对前一个请求的响应;只不过,客户端还是要按照发送请求的顺序来接收响应。)但就像在超市收银台或者银行柜台排队时一样,你并不知道前面的顾客是干脆利索的还是会跟收银员/柜员磨蹭到世界末日(译者注:不管怎么说,服务器(即收银员/柜员)是要按照顺序处理请求的,如果前一个请求非常耗时(顾客磨蹭),那么后续请求都会受到影响),这就是所谓的线头阻塞(head-of-line blocking)。

当然,你可以在选择队伍时候就做好功课,去排一个你认为最快的队伍,或者甚至另起一个新的队伍(译者注:即新建一个TCP连接)。但不管怎么样,你总归得先选择一个队伍,而且一旦选定之后,就不能更换队伍。

但是,另起新队伍会导致资源耗费和性能损失(译者注:新建 TCP 连接的开销非常大)。这种另起新队伍的方式只在新队伍数量很少的情况下有作用,因此它并不具备可扩展性。(译者注:这段话意思是说,靠大量新建连接是不能有效解决延迟问题的,即HTTP pipelining并不能彻底解决head-of-line blocking问题。)所以针对此问题并没有完美的解决方案。

这就是为什么即使到了今天,大部分桌面浏览器仍然会选择默认关闭HTTP pipelining这一功能的原因。

而关于这个问题的更多细节,可以参阅Firefox的 bugzilla #264354



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