grpc如何借助http2实现传输

前文我们知道了gRPC如何使用protobuf来组织数据，达到高效编码，高压缩率的目标。现在还有很重要的一个点就是，我们需要知道这些数据是如何在网络中被传输的，达到低资源消耗低高效传输目标，内容将围绕几个点展开：

1. HTTP2要解决的问题，HTTP1.1的缺点
2. HTTP2的原理，它是如何降低传输成本，借此我们更深入理解何为二进制编码。同时它是如何提高网络资源利用效率，同时重温多路复用的思想

网络传输的目标

数据的传输，都是被切割成一个个小块，包在层层网络协议里面。通过一个个路由器依次转发，终达到目的地，被重新组装起来。这是网络传输的基本原理，在这个过程中，有两个更古不变的的目标：

1. 更快的传输，快的背后就是少，传输的数据越少，越小，整体的速度也就越快
2. 更低的资源消耗。这背后是资源的高效利用，就像cpu那样，压榨的越厉害，就越节约资源

http1.1 被视为差生

1. 冗余文本过多，导致传输体积很大。作为一款经典的无状态协议，它使得web后端可以灵活低转发，横向扩展。但是其代价是每个请求会带上重复的header, 这些文本内容会消耗很多空间和更快传输的目标相悖
2. 并发能力差，网络资源利用率低。http是基于文本的协议，请求的内容打包子啊header/body中，内容通过\r\n来分割。同一个TCP连接中，无法区分request/response是属于哪个请求。所以无法通过一个TCP连接并发地发送多个请求，只能等上一个请求的response回来，才能发送下一个请求，否则无法区分不同的连接
3. 很多浏览器为了兼顾下载速度和资源消耗，会对同一个域名限制TCP连接数量，如chrome是6个左右。剩下的则需要排队。

http2当救世主

http1.1在速度和成本上的权衡让人纠结不已，http2的出现就是为了优化这些问题。在更快的传输和更低成本两个目标上更进了一步。有以下几个基本点：

1. http2未改变http的语义，如get/post等，只是在传输上做了优化
2. 引入帧，流的概念，在TCP连接中，可以区分多个request/response
3. 一个域名只有一个TCP连接，借助帧，流可以实现多路复用，降低资源消耗
4. 引进二进制编码，降低header带来的空间占用

核心可以分为头部压缩和多路复用，这两个点都服务于更快于更快的传输，更快的资源消耗这两个目标，与上文呼应。

头部压缩

现在的web页面，大多比较复杂，都打开一个地址。动辄产生几十个请求，这会发送大量的header，大部分内容都是一样的内容，以baidu为例。

request:
GET  HTTP/1.1
Host: www.baidu.com
Cache-Control: no-cache
Postman-Token: a9702bac-94c4-c7da-2041-7c7ac5f85b6e
response:
Access-Control-Allow-Credentials: true
Connection: keep-alive
Content-Encoding: gzip
Content-Type: text/html; charset=UTF-8
Server: Apache
Transfer-Encoding: chunked
Vary: Accept-Encoding

这些文本内容一次次重复地发送，占用了大量的带宽，如何将这些成本降下去，而又保留http无状态的优点呢？
基于这个想法，HPACK[2]，全称为HTTP2头部压缩。它以极富创造力的方式，提供了两个方式来降低eader的传输占用。

1. 将高频使用的header编成一个静态表，每个header对应一个数组索引。每次只用传这个索引，而不是冗长的文本。
2. 支持动态地在表中增加header

多路复用

http1.1的核心尴尬在于，在同一个tcp连接中，没有办法区分response是属于哪个请求。一旦多个请求返回的文本内容混在一起，就天下大乱了。

http2提出了流的概念，每一次请求对应一个流，有一个唯一的ID, 用来区分不同的请求。基于流的概念，进一步提出了帧。一个请求的数据会被分为多个帧，方便进行数据分割传输。每个帧都唯一属于某一个流ID，将帧按照流ID进行分组，即可分离出不同的请求。这样同一个TCP连接中就可以同时并发多个请求，不同的请求的帧数据可以穿插在一起。根据流的分组即可。这样直接解决了http1.1的核心痛点，通过这种复用TCP连接的方式，不用再同时建多个连接，提升了TCP的利用效率。这也是多路复用思想的一种落地方式。在很多消息队列协议中也广泛存在，比如AMQP, 其channel的概念和流如出一辙，大道相通。

参考

如何借助HTTP2实现传输