“超文本传输协议”

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HTTP 是一个在计算机世界里专门在两点之间传输文字、图片、音频、视频等超文本数据的约定和规范。 通常跑在 TCP/IP 协议栈上，依靠 IP 协议实现寻址和路由、TCP 协议实现可靠数据传输、DNS 协议实现域名查找、SSL/TLS 协议实现安全通信。

HTTP 特点

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  • 灵活可扩展：报文各个组成部分可以定制
  • 可靠传输：基于 TCP/IP 协议
  • 应用层协议：能够传输任意数据
  • 请求 - 应答：请求方主动发起请求，应答方被动回复请求
  • 无状态：每个请求都是互相独立、毫无关联的，协议不要求客户端或服务器记录请求相关的信息

    HTTP 报文

    HTTP 协议的核心内容：传输的报文内容

报文结构

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  1. 起始行（start line）：描述请求或响应的基本信息
  2. 头部字段集合（header）：使用 key-value 形式说明报文
  3. 消息正文（entity）：实际传输的数据

    请求行

    描述客户端想要如何操作服务端的资源

  1. GET / HTTP/1.1

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  1. 请求方法：表示对资源的操作
  2. 请求目标：URI，标记请求方法要操作的资源
  3. 版本号：报文使用的 HTTP 协议版本

    状态行

    服务器响应的状态

  1. HTTP/1.1 200 OK

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  1. 版本号：HTTP 协议版本
  2. 状态码：表示处理的结果

  3. 原因：作为数字状态码的补充，提供更详细的解释

    头字段

  4. 通用字段：在请求头和响应头都出现

  5. 请求字段
  6. 响应字段
  7. 实体字段：属于通用字段，专门描述 body 的额外信息

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请求方法

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  1. HEAD：服务器不会放回请求的实体数据，只会返回响应头
  2. POST：新建
  3. PUT：修改
  4. OPTIONS：复杂请求发送之前，一般会需要通过这个方法发送一个预检请求，通过响应头来判断是否可以跨域

响应状态码（status code）

表示服务器对请求的处理结果

  • 1××：提示信息，表示目前是协议处理的中间状态，还需要后续的操作；
  • 2××：成功，报文已经收到并被正确处理；
  • 3××：重定向，资源位置发生变动，需要客户端重新发送请求；
  • 4××：客户端错误，请求报文有误，服务器无法处理；
  • 5××：服务器错误，服务器在处理请求时内部发生了错误。

    常用状态码

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    1. // Location 标记服务器要求重定向的 URI
    2. Location:/index.html

    URI

    统一资源标识符（Uniform Resource Identifier）

作用：唯一地标记资源的位置或名字

基本组成

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  • scheme：表示资源应该用哪种协议来访问
  • authority：表示资源所在的主机名
    • host：主机名
    • port：端口号
    • path：标记资源所在位置（路径）

  • ?query：表示对资源附加的额外要求（”key=value”的字符串）

    1. http://www.chrono.com:8080/11-1?uid=1234&name=mario&referer=xxx

    完整格式

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  • user:passwd@：身份信息，表示登录主机时的用户名和密码（现在不使用）

  • fragment：定位的资源内部的”锚点“，只存在客户端不会发送给服务端

    HTTP 传输大文件

  1. 数据压缩
  2. 分块传输
  3. 范围请求
  4. 多段数据

    数据压缩

    1. Accept-Encoding: gzip, deflate, br（三种压缩算法）
    2. Content-Encoding: gzip

    分块传输

    1. Transfer-Encoding:chunked
    分块传输的编码规则：
  • 每个分块：长度头 + 数据块

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范围请求（range requests）

允许客户端在请求头里使用专用字段来表示只获取文件的一部分

  1. // 请求头
  2. bytes=x-y （x 和 y 是以字节为单位的数据范围）
  3. Range: bytes=0-31
  5. // 服务端
  6. Content-Length: 32
  7. Accept-Ranges: bytes
  8. Content-Range: bytes 0-31/96

多段下载、断点续传

  1. 先通过 HEAD 获取服务端是否支持范围请求、获取文件大小
  2. 开 N 个线程，每个线程使用 Range 字段划分出各自负责下载的片段，发送请求传输数据
  3. 下载中断时，通过下载记录，用 Range 请求剩余部分

    多段数据

    一次性获取多个片段数据 “multipart/byteranges”，表示报文的 body 是由多段字节序列组成的 “boundary=xxx”给出段之间的分隔标记。

  1. // 请求头
  2. GET /16-2 HTTP/1.1
  3. Host: www.chrono.com
  4. Range: bytes=0-9, 20-29
  6. // 响应头
  7. HTTP/1.1 206 Partial Content
  8. Content-Type: multipart/byteranges; boundary=00000000001
  9. Content-Length: 189
  10. Connection: keep-alive
  11. Accept-Ranges: bytes
  13. --00000000001
  14. Content-Type: text/plain
  15. Content-Range: bytes 0-9/96
  17. // this is
  18. --00000000001
  19. Content-Type: text/plain
  20. Content-Range: bytes 20-29/96
  22. ext json d
  23. --00000000001--

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HTTP 的连接管理

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  1. Connection:keep-alive/close

队头阻塞

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由 HTTP 的“请求 - 应答”模型导致 因为 HTTP 规定报文必须是“一发一收”，这就形成了一个先进先出的“串行”队列。队列里的请求没有轻重缓急的优先级，只有入队的先后顺序，排在最前面的请求被最优先处理。

性能优化

  • 并发连接（concurrent connections）：同时对一个域名发起多个长连接
  • 域名分片（domain sharding）：多开几个域名，这些域名指向同一台服务器

    HTTP 的代理服务

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    作用

  1. 负载均衡：把外部的流量合理地分散到多台源服务器，提高系统的整体资源利用率和性能。
  2. 健康检查：使用“心跳”等机制监控后端服务器，发现有故障就及时“踢出”集群，保证服务高可用
  3. 安全防护：保护被代理的后端服务器，限制 IP 地址或流量，抵御网络攻击和过载
  4. 加密卸载：对外网使用 SSL/TLS 加密通信认证，而在安全的内网不加密，消除加解密成本
  5. 数据过滤：拦截上下行的数据，任意指定策略修改请求或响应
  6. 内容缓存：暂存、复用服务器响应

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缓存代理

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服务器端的缓存控制

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客户端的缓存控制

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参考资料

  1. 透视 HTTP 协议
  2. HTTP 常用头部整理
  3. 请你实现一个大文件上传和断点续传