HTTP & Socket

HTTP

HTTP连接管理

HTTP连接的过程

连接过程.jpg

HTTP事务的时延

原因：

• 客户端首先需要根据URI确定Web服务器的IP地址和端口号。
• 接下来，客户端会向服务器发送一条 TCP 连接请求， 并等待服务器回送一个请求接受应答。
• 一旦连接建立起来了，客户端就会通过新建立的 TCP 管道来发送 HTTP 请求。
• 最后，Web 服务器会回送 HTTP 响应。

这些TCP网络时延的大小取决于硬件速度、网络和服务器的负载，请求和响应报文的尺寸，以及客户端和服务器之间的距离。

TCP连接的握手时延

TCP连接的握手时延对应于上图的建立连接部分。发送任意数据，当新建立一条TCP连接时，都会走一下如下握手过程。如果连接只用来传送少量数据，这些握手过程就会严重降低 HTTP 的性能。

TCP 连接握手需要经过以下几个步骤：

• 请求新的 TCP 连接时， 客户端要向服务器发送一个小的 TCP 分组（ 通常是 40 ～60 个字节）。 这个分组中设置了一个特殊的 SYN 标记，说明这是一个连接请求。（a部分）
• 如果服务器接受了连接，就会对一些连接参数进行计算，并向客户端回送一个TCP 分组，这个分组中的 SYN 和 ACK 标记都被置位，说明连接请求已被接受。（b部分）
• 最后， 客户端向服务器回送一条确认信息， 通知它连接已成功建立（c部分）

TCP慢启动

TCP 连接会随着时间进行自我“ 调谐”， 起初会限制连接的最大速度， 如果数据成功传输， 会随着时间的推移提高传输的速度。 这种调谐被称为 TCP 慢启动（ slow start）， 用于防止因特网的突然过载和拥塞。
  由于存在这种拥塞控制特性， 所以新连接的传输速度会比已经交换过一定量数据的、“ 已调谐” 连接慢一些。

HTTP连接的处理

• 并行连接
    试想，当浏览器加载一个页面时，如果一个个HTTP请求都串行执行，那显示出这个页面将会奇慢无比。
  实际上，浏览器确实使用了并行连接,但它们会将并行连接的总数限制为一个较小的值（通常是4个）。之前看baidu的webuploader的设计文档，经过测试，当文件分片上传时，建议开始的线程为3个。

• 持久连接
    HTTP/1.1（以及 HTTP/1.0 的各种增强版本）允许 HTTP 设备在事务处理结束之后将 TCP 连接保持在打开状态， 以便为未来的 HTTP 请求重用现存的连接。 在事务处理结束之后仍然保持在打开状态的 TCP 连接被称为持久连接。 非持久连接会在每个事务结束之后关闭。持久连接会在不同事务之间保持打开状态， 直到客户端或服务器决定将其关闭为止。
    持久连接降低了时延和连接建立的开销，将连接保持在已调谐状态， 而且减少了打开连接的潜在数量。

HTTP 1.1

• 虽然 HTTP1.1 默认是开启 Keep-Alive 长连接的，一定程度上弥补了HTTP1.0每次请求都要创建连接的缺点，但是依然存在 head of line blocking，如果出现一个较差的网络请求，会影响后续的网络请求。为什么呢？如果你发出1、2、3 三个网络请求，那么 Response 的顺序 2、3 要在第一个网络请求之后，以此类推
• 针对同一域名，在请求较多的情况下，HTTP1.1 会开辟多个连接，据说浏览器一般是6-8 个，较多连接也会导致延迟增大，资源消耗等问题
• HTTP1.1 不安全，可能存在被篡改、被窃听、被伪装等问题。当然，前阵子 Apple 推广 HTTPS 的时候，相信很多人已经接入 HTTPS
• HTTP 的头部没有压缩，header 的大小也是传输的负担，带来更多的流量消耗和传输延迟。并且很多 header 是相同的，重复传输是没有必要的。
• 服务端无法主动推送资源到客户端
• HTTP1.1的格式是文本格式，基于文本做一些扩展、优化相对比较困难，但是文本格式易于阅读和调试，但HTTPS之后，也变成二进制格式了，这个优势也不复存在

HTTP2.0

在 HTTP2.0中，上面的问题几乎都不存在了。HTTP2.0 的设计来源于 Google 的 SPDY 协议，如果对 SPDY 协议不了解的话，也可以先对 SPDY 进行了解，不过这不影响继续阅读本文

• HTTP 2.0 使用新的二进制格式：基本的协议单位是帧，每个帧都有不同的类型和用途，规范中定义了10种不同的帧。例如，报头(HEADERS)和数据(DATA)帧组成了基本的HTTP 请求和响应；其他帧例如 设置(SETTINGS),窗口更新(WINDOW_UPDATE), 和推送承诺(PUSH_PROMISE)是用来实现HTTP/2的其他功能。那些请求和响应的帧数据通过流来进行数据交换。新的二进制格式是流量控制、优先级、server push等功能的基础

  流(Stream)：一个Stream是包含一条或多条信息、ID和优先级的双向通道
  消息(Message)：消息由帧组成
  帧(Frame)：帧有不同的类型，并且是混合的。他们通过stream id被重新组装进消息中

• 多路复用：也就是连接共享，刚才说到 HTTP1.1的 head of line blocking，那么在多路复用的情况下，blocking 已经不存在了。每个连接中 可以包含多个流，而每个流中交错包含着来自两端的帧。也就是说同一个连接中是来自不同流的数据包混合在一起，如下图所示，每一块代表帧，而相同颜色块来自同一个流，每个流都有自己的 ID，在接收端会根据 ID 进行重装组合，就是通过这样一种方式来实现多路复用。

  
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• 单一连接：刚才也说到 1.1 在请求多的时候，会开启6-8个连接，而 HTTP2 只会开启一个连接，这样就减少握手带来的延迟。

• 头部压缩：HTTP2.0 通过 HPACK 格式来压缩头部，使用了哈夫曼编码压缩、索引表来对头部大小做优化。索引表是把字符串和数字之间做一个匹配，比如method: GET对应索引表中的2，那么如果之前发送过这个值是，就会缓存起来，之后使用时发现之前发送过该Header字段，并且值相同，就会沿用之前的索引来指代那个Header值。

• Server Push：就是服务端可以主动推送一些东西给客户端，也被称为缓存推送。推送的资源可以备客户端日后之需，需要的时候直接拿出来用，提升了速率。具体的实验可以参考这里：iOS HTTP/2 Server Push 探索

Socket

Socket原理

套接字（socket）

套接字（socket）是通信的基石，是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。它是网络通信过程中端点的抽象表示，包含进行网络通信必须的五种信息：连接使用的协议，本地主机的IP地址，本地进程的协议端口，远地主机的IP地址，远地进程的协议端口。

应用层通过传输层进行数据通信时，TCP会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个TCP连接或多个应用程序进程可能需要通过同一个 TCP协议端口传输数据。为了区别不同的应用程序进程和连接，许多计算机操作系统为应用程序与TCP／IP协议交互提供了套接字(Socket)接口。应用层可以和传输层通过Socket接口，区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信，实现数据传输的并发服务。

建立socket连接

建立Socket连接至少需要一对套接字，其中一个运行于客户端，称为ClientSocket ，另一个运行于服务器端，称为ServerSocket ;

套接字之间的连接过程分为三个步骤：服务器监听，客户端请求，连接确认。

• 服务器监听：服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字，而是处于等待连接的状态，实时监控网络状态，等待客户端的连接请求。
• 客户端请求：指客户端的套接字提出连接请求，要连接的目标是服务器端的套接字。为此，客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字，指出服务器端套接字的地址和端口号，然后就向服务器端套接字提出连接请求。
• 连接确认：当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求时，就响应客户端套接字的请求，建立一个新的线程，把服务器端套接字的描述发给客户端，一旦客户端确认了此描述，双方就正式建立连接。而服务器端套接字继续处于监听状态，继续接收其他客户端套接字的连接请求。

SOCKET连接与TCP连接
创建Socket连接时，可以指定使用的传输层协议，Socket可以支持不同的传输层协议（TCP或UDP），当使用TCP协议进行连接时，该Socket连接就是一个TCP连接。

Socket连接与HTTP连接

由于通常情况下Socket连接就是TCP连接，因此Socket连接一旦建立，通信双方即可开始相互发送数据内容，直到双方连接断开。但在实际网络应用中，客户端到服务器之间的通信往往需要穿越多个中间节点，例如路由器、网关、防火墙等，大部分防火墙默认会关闭长时间处于非活跃状态的连接而导致 Socket 连接断连，因此需要通过轮询告诉网络，该连接处于活跃状态。

而HTTP连接使用的是“请求—响应”的方式，不仅在请求时需要先建立连接，而且需要客户端向服务器发出请求后，服务器端才能回复数据。

很多情况下，需要服务器端主动向客户端推送数据，保持客户端与服务器数据的实时与同步。此时若双方建立的是Socket连接，服务器就可以直接将数据传送给客户端；若双方建立的是HTTP连接，则服务器需要等到客户端发送一次请求后才能将数据传回给客户端，因此，客户端定时向服务器端发送连接请求，不仅可以保持在线，同时也是在“询问”服务器是否有新的数据，如果有就将数据传给客户端。

区别简述：
1）http是一种协议，socket是一种编程接口，主要包括TCP协议和UDP协议;
2)http和TCP/UDP是两个不同层上的的协议。http是应用层的协议，TCP/UDP是传输层的协议，http是在TCP/UDP之上的协议，http协议使用了TCP/UDP,http更加高级一点但是没有很好的灵活性。也就是http使用起来比TCP/UDP要简单，只需要遵循规范就可以进行网络通信了。