26 HTTP/2 内核

连接前言

作用

TLS 握手成功之后，客户端必须要发送一个 连接前言 Magic（connection preface），用来确认建立 HTTP/2 连接
内容

HTTP/1 请求报文，使用纯文本的 ASCII 码格式，请求方法是特别注册的一个关键字 PRI，全文只有 24 个字节：PRI * HTTP/2.0\r\n\r\nSM\r\n\r\n

在请求发送前，必须要用 HPACK 算法来压缩头部数据

需要客户端和服务器各自维护一份 **索引表**，压缩和解压缩就是 **查表和更新表** 的操作

伪头字段

HTTP/2 废除了原有的起始行概念，把起始行里面的请求方法、URI、状态码等统一转换成了伪头字段（比真正的头字段在名字多前加一个:）
- :authority :method :status，分别表示的是域名、请求方法和状态码
静态表

HTTP 报文头：Key-Value 形式的字段

HTTP/2 为一些最常用的头字段定义了一个只读的静态表

:method=GET 使用索引值 2 表示，:path=/index.html 使用索引值 5 表示
动态表

和静态表结构相同，但会在 编码解码的时候随时更新

比如说，第一次发送请求时的 user-agent 字段长是一百多个字节，用哈夫曼压缩编码发送之后，客户端和服务器都更新自己的动态表，添加一个新的索引号 65。那么下一次发送的时候就不用再重复发那么多字节了，只要用一个字节发送编号就好

帧结构：只有 9 字节

解析细节：

1、帧长度：3 个字节

–> 抓包示例中为 00010a，表示数据长度是 266 字节

2、帧类型：分成 数据帧 和 控制帧 两类，可扩展，例如，HEADERS 帧和 DATA 帧属于数据帧，存放的是 HTTP 报文，而 SETTINGS、PING、PRIORITY 等则是用来管理流的控制帧

–> 抓包示例中为 01，表示 HEADERS 帧，负载（payload）里面存放的是被 HPACK 算法压缩的头部信息

3、标志位：可以保存 8 个标志位，携带简单的控制信息，例如，END_HEADERS 表示头数据结束，END_STREAM 表示单方向数据发送结束

–> 抓包示例中为25，转换成二进制 11001 有 3 个位被置 1，PRIORITY 表示设置了流的优先级，END_HEADERS 表示这一个帧就是完整的头数据，END_STREAM 表示单方向数据发送结束，后续再不会有数据帧

4、流标识符：代表了 帧所属的流，接收方使用它就可以从乱序的帧里识别出具有相同流 ID 的帧序列，按顺序组装起来就实现了虚拟的流

–> 抓包示例中为 01，表示这是客户端发起的第一个流，后面的响应数据帧也会是这个 ID，也就是说在 stream[1] 里完成这个请求响应

## 流与多路复用流是二进制帧的双向传输序列，如下是三个流 0、1、3

1、流是 可并发 的，一个 HTTP/2 连接上可以同时发出多个流传输数据，也就是并发多请求，实现 多路复用

2、客户端和服务器都可以创建流，双方互不干扰

3、流是双向的，一个流里面客户端和服务器都可以发送或接收数据帧，服务端推送（遵守同源策略）

4、流之间没有固定关系，流之间彼此独立，但流内部的帧是有严格顺序的

5、流可以设置优先级，让服务器优先处理，比如先传 HTML -> CSS -> js -> 传图片，优化用户体验

6、流 ID 不能重用，只能顺序递增，客户端 发起的 ID 是奇数，服务器端 发起的 ID 是偶数

7、在流上发送 RST_STREAM 帧可以 随时终止流，取消接收或发送

8、第 0 号流 比较特殊，不能关闭，也不能发送数据帧，只能发送 控制帧，用于流量控制

注意，根据上述特性可以推论：

1、HTTP/2 在一个连接上使用多个流收发数据，那么它本身 默认就会是长连接

2、下载大文件的时候想取消接收，在 HTTP/1 里只能断开 TCP 连接，重新三次握手，成本很高，而在 HTTP/2 里就可以简单地发送一个 RST_STREAM 中断流，而 长连接会继续保持

3、因为客户端和服务器两端都可以创建流，而流 ID 有奇数偶数和上限的区分，所以大多数的流 ID 都会是奇数

4、ID 用完的话，客户端可以发送控制帧 GOAWAY，真正关闭 TCP 连接

根据 帧的标志位 实现 流状态转换

下一次再发请求就要 开一个新流（而不是新连接），流 ID 不断增加，直到到达上限，发送 GOAWAY 帧开一个新的 TCP 连接，流 ID 就又可以重头计数。