HTTP/2是如何解决队头阻塞问题的?HTTP/3又带来了哪些新突破?

HTTP/2是如何解决队头阻塞问题的?HTTP/3又带来了哪些新突破?

HTTP/2自在2015年发布到今天已经快10年了,HTTP/2的一大亮点就是解决了HTTP/1.1在应用层层面的队头阻塞(Head-of-Line blocking)问题。下面我将阐述一下什么HTTP/1.1面临怎样的对头阻塞问题,以及HTTP/2是如何缓解这一问题的。

一、什么是队头阻塞

很难给队头阻塞下一个准确的定义,不同场景下的对头阻塞也会有所不同。我们可以简单的描述一下队头阻塞。

当一个一个缓慢的信号阻止了后面的信号继续前进,我们就认为发生了队头阻塞。

用生活中的例子来说,当你在超市排队结账时,前面的顾客如果买了很多东西,他在结账时便会花费更多的时间,那么所有在这位顾客后面的人都会被“阻塞”住。

二、HTTP/1.1面临的队头阻塞问题

HTTP/1.1最初被设计用来传输文本,如下图所示:

HTTP/2是如何解决队头阻塞问题的?HTTP/3又带来了哪些新突破?

在上面的例子中,我们想要使用HTTP请求来传输一个js文本,我们可以看见http协议只是在原来的文本基础上添加了一些文本的“消息头”。接下来“消息头+消息体”被传输给了TCP层。我们来考虑一下传输多个文件的情景。

HTTP/2是如何解决队头阻塞问题的?HTTP/3又带来了哪些新突破?

如上图,我们后面又开始传输了一个css文件,我们可以假定js文件比css文件大了很多。在传输的过程中,虽然css文件能够很快的被发送出去,但是由于有js文件在前面阻塞住,也只能等到全部的js文件发送完成后才开始发送css文件,这就造成了队头阻塞。

三、HTTP/2 如何解决

在HTTP/2中,使用流来传输数据,相较于HTTP/1.1能够实现多路复用。

流 (Stream):HTTP/2 使用流来管理并发通信,每个流都有一个唯一的标识符。一个连接可以有多个流,每个流都可以独立地发送和接收数据。

帧 (Frame):数据被分割成较小的帧,每个帧都包含其所属流的标识符。这样,来自不同流的帧可以交织在一起发送,而不必按顺序等待前一个请求完成。

每个请求/响应对通过独立的流进行管理,帧可以交错发送,客户端和服务器都可以同时处理多个流,不必等待某个流完成才能开始下一个。

三、HTTP/3

HTTP/2解决了在HTTP协议层面的队头阻塞问题,但是队头阻塞在其使用的传输层协议TCP中依然存在。后面提出的HTTP/3协议采用UDP来实现的QUIC来解决了这一问题。

HTTP/3 基于 QUIC 协议,而不是 TCP。QUIC 是由 Google 开发的一种新的传输层协议,使用 UDP 来实现具有 TCP 类似的可靠性和控制流量特性,但加入了更多的优化以解决 TCP 的固有问题。

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