HTTP/2

HTTP/2 是一个二进制协议，这也就意味着它的可读性几乎为 0，但幸运的是，我们还是有很多工具，譬如 Wireshark， 能够将其解析出来。

在了解 HTTP/2 之前，需要知道一些通用术语：

• Stream： 一个双向流，一条连接可以有多个 streams
• Message： 也就是逻辑上面的 request，response
• Frame:：数据传输的最小单位。每个 Frame 都属于一个特定的 stream 或者整个连接。一个 message 可能有多个 frame 组成

Frame

是 HTTP/2 里面最小的数据传输单位，一个 Frame 定义如下

+-----------------------------------------------+
|                 Length (24)                   |
+---------------+---------------+---------------+
|   Type (8)    |   Flags (8)   |
+-+-------------+---------------+-------------------------------+
|R|                 Stream Identifier (31)                      |
+=+=============================================================+
|                   Frame Payload (0...)                      ...
+---------------------------------------------------------------+

• Length：也就是 Frame 的长度，默认最大长度是 16KB，如果要发送更大的 Frame，需要显式的设置 max frame size
• Type：Frame 的类型，譬如有 DATA，HEADERS，PRIORITY 等
• Flag 和 R：保留位，可以先不管
• Stream Identifier：标识所属的 stream，如果为 0，则表示这个 frame 属于整条连接
• Frame Payload：根据不同 Type 有不同的格式

Multiplexing

HTTP/2 通过 stream 支持了连接的多路复用，提高了连接的利用率。Stream 有很多重要特性：

• 一条连接可以包含多个 streams，多个 streams 发送的数据互相不影响
• Stream 可以被 client 和 server 单方面或者共享使用
• Stream 可以被任意一段关闭
• Stream 会确定好发送 frame 的顺序，另一端会按照接受到的顺序来处理
• Stream 用一个唯一 ID 来标识
  • 这里在说一下 Stream ID，如果是 client 创建的 stream，ID 就是奇数，如果是 server 创建的，ID 就是偶数。ID 0x00 和 0x01 都有特定的使用场景。
  • Stream ID 不可能被重复使用，如果一条连接上面 ID 分配完了，client 会新建一条连接。而 server 则会给 client 发送一个 GOAWAY frame 强制让 client 新建一条连接。
  • 为了更大的提高一条连接上面的 stream 并发，可以考虑调大 SETTINGS_MAX_CONCURRENT_STREAMS

Priority

因为一条连接允许多个 streams 在上面发送 frame，那么在一些场景下面，我们还是希望 stream 有优先级，方便对端为不同的请求分配不同的资源。譬如对于一个 Web 站点来说，优先加载重要的资源，而对于一些不那么重要的图片啥的，则使用低的优先级

我们还可以设置 Stream Dependencies，形成一棵 streams priority tree。假设 Stream A 是 parent，Stream B 和 C 都是它的孩子，B 的 weight 是 4，C 的 weight 是 12，假设现在 A 能分配到所有的资源，那么后面 B 能分配到的资源只有 C 的 1/3

Flow Control

HTTP/2 也支持流控，如果 sender 端发送数据太快，receiver 端可能因为太忙，或者压力太大，或者只想给特定的 stream 分配资源，receiver 端就可能不想处理这些数据。譬如，如果 client 给 server 请求了一个视频，但这时候用户暂停观看了，client 就可能告诉 server 别在发送数据了

虽然 TCP 也有 flow control，但它仅仅只对一个连接有效果。HTTP/2 在一条连接上面会有多个 streams，有时候，我们仅仅只想对一些 stream 进行控制，所以 HTTP/2 单独提供了流控机制。Flow control 有如下特性：

• Flow control 是单向的。Receiver 可以选择给 stream 或者整个连接设置 window size
• Flow control 是基于信任的。Receiver 只是会给 sender 建议它的初始连接和 stream 的 flow control window size
• Flow control 不可能被禁止掉。当 HTTP/2 连接建立起来之后，client 和 server 会交换 SETTINGS frames，用来设置 flow control window size
• Flow control 是 hop-by-hop，并不是 end-to-end 的，也就是我们可以用一个中间人来进行 flow control

这里需要注意，HTTP/2 默认的 window size 是 64 KB，实际这个值太小了，可以直接设置成 1 GB

HPACK

在一个 HTTP 请求里面，我们通常在 header 上面携带很多该请求的元信息，用来描述要传输的资源以及它的相关属性。在 HTTP/1.x 时代，我们采用纯文本协议，并且使用 \r\n 来分隔，如果我们要传输的元数据很多，就会导致 header 非常的庞大。另外，多数时候，在一条连接上面的多数请求，其实 header 差不了多少，譬如我们第一个请求可能 GET /a.txt，后面紧接着是 GET /b.txt，两个请求唯一的区别就是 URL path 不一样，但我们仍然要将其他所有的 fields 完全发一遍

HTTP/2 为了解决这个问题，使用了 HPACK。
HPACK 提供了一个静态和动态的 table，静态 table 定义了通用的 HTTP header fields，譬如 method，path 等。发送请求的时候，只要指定 field 在静态 table 里面的索引，双方就知道要发送的 field 是什么了

对于动态 table，初始化为空，如果两边交互之后，发现有新的 field，就添加到动态 table 上面，这样后面的请求就可以跟静态 table 一样，只需要带上相关的 index 就可以了