你知道一个tcp连接可以发多少个http请求吗?

面试的时候,面试官如果问你关于http相关的面试题,很可能会问你这么一道经典的面试题:从url在浏览器被被输入到页面展现的过程中都发生了什么?


相信大多数准备过的同学都能回答出来,但是如果继续追问下去的话(PS:面试官一定会问你到底,直到你说了不太清楚或其它有屈服字眼的话语。。):


收到的html如果包含几十个图片标签,这些图片是以什么方式、什么顺序、建立了多少连接、使用什么协议被下载下来的呢?

q2.jpgq6.jpgq7.png

咳咳。。上图配的有点多。。


要搞懂这个问题,我们需要先解决下面五个问题:


①、现代浏览器在与服务器建立了一个 TCP 连接后是否会在一个 HTTP 请求完成后断开?什么情况下会断开?


②、一个 TCP 连接可以对应几个 HTTP 请求?


③、一个 TCP 连接中 HTTP 请求发送可以一起发送么(比如一起发三个请求,再三个响应一起接收)?


④、为什么有的时候刷新页面不需要重新建立 SSL 连接?


⑤、浏览器对同一 Host 建立 TCP 连接到数量有没有限制?

第一个问题

现代浏览器在与服务器建立了一个 TCP 连接后是否会在一个 HTTP 请求完成后断开?什么情况下会断开?


在 HTTP/1.0 中,一个服务器在发送完一个 HTTP 响应后,会断开 TCP 链接。但是这样每次请求都会重新建立和断开 TCP 连接,代价过大。


所以虽然标准中没有设定,某些服务器对 Connection: keep-alive 的 Header 进行了支持。意思是说,完成这个 HTTP 请求之后,不要断开 HTTP 请求使用的 TCP 连接。


这样的好处是连接可以被重新使用,之后发送 HTTP 请求的时候不需要重新建立 TCP 连接。另外,如果维持连接,那么 SSL 的开销也可以避免,下面两张图片是我短时间内两次访问 https://www.github.com 的时间统计:

h1.jpg

h2.jpg

初始化连接和 SSL 开销消失了,说明使用的是同一个 TCP 连接。


持久连接:既然维持 TCP 连接好处这么多,HTTP/1.1 就把 Connection 头写进标准,并且默认开启持久连接,除非请求中写明 Connection: close,那么浏览器和服务器之间是会维持一段时间的 TCP 连接,不会一个请求结束就断掉。


所以第一个问题的答案是:默认情况下建立 TCP 连接不会断开,只有在请求报头中声明 Connection: close 才会在请求完成后关闭连接。(查看详细文档?那就点击我吧

第二个问题

一个 TCP 连接可以对应几个 HTTP 请求?


了解了第一个问题之后,其实这个问题已经有了答案,如果维持连接,一个 TCP 连接是可以发送多个 HTTP 请求的。

第三个问题

一个 TCP 连接中 HTTP 请求发送可以一起发送么(比如一起发三个请求,再三个响应一起接收)?


HTTP/1.1 存在一个问题,单个 TCP 连接在同一时刻只能处理一个请求,它的意思是说:两个请求的生命周期不能重叠,任意两个 HTTP 请求从开始到结束的时间在同一个 TCP 连接里不能重叠。


虽然 HTTP/1.1 规范中规定了 Pipelining 来试图解决这个问题,但是这个功能在浏览器中默认是关闭的。


先来看一下 Pipelining 是什么,RFC 2616 中规定了:

A client that supports persistent connections MAY "pipeline" its requests 
(i.e., send multiple requests without waiting for each response). 
A server MUST send its responses to those requests in the same order 
that the requests were received. 
一个支持持久连接的客户端可以在一个连接中发送多个请求(不需要等待任意请求的响应)。
收到请求的服务器必须按照请求收到的顺序发送响应。


至于标准为什么要这么设定,我们可以大概推测一个原因:由于 HTTP/1.1 是个文本协议,同时返回的内容也并不能区分对应于哪个发送的请求,所以顺序必须维持一致。比如你向服务器发送了两个请求 GET /query?q=A 和 GET /query?q=B,服务器返回了两个结果,浏览器是没有办法根据响应结果来判断响应对应于哪一个请求的。


Pipelining 这种设想看起来比较美好,但是在实践中会出现许多问题:

  • 一些代理服务器不能正确的处理 HTTP Pipelining。

  • 正确的流水线实现是复杂的。详见 HTTP/1.x 的连接管理

  • Head-of-line Blocking 连接头阻塞:在建立起一个 TCP 连接之后,假设客户端在这个连接连续向服务器发送了几个请求。按照标准,服务器应该按照收到请求的顺序返回结果,假设服务器在处理首个请求时花费了大量时间,那么后面所有的请求都需要等着首个请求结束才能响应。


所以现代浏览器默认是不开启 HTTP Pipelining 的。


但是,HTTP2 提供了 Multiplexing 多路传输特性,可以在一个 TCP 连接中同时完成多个 HTTP 请求。至于 Multiplexing 具体怎么实现的就是另一个问题了。我们可以看一下使用 HTTP2 的效果。q1.jpg

绿色是发起请求到请求返回的等待时间,蓝色是响应的下载时间,可以看到都是在同一个 Connection,并行完成的


所以这个问题也有了答案:在 HTTP/1.1 存在 Pipelining 技术可以完成这个多个请求同时发送,但是由于浏览器默认关闭,所以可以认为这是不可行的。在 HTTP2 中由于 Multiplexing 特点的存在,多个 HTTP 请求可以在同一个 TCP 连接中并行进行。


那么在 HTTP/1.1 时代,浏览器是如何提高页面加载效率的呢?主要有下面两点:


1、维持和服务器已经建立的 TCP 连接,在同一连接上顺序处理多个请求。

2、和服务器建立多个 TCP 连接。

第四个问题

为什么有的时候刷新页面不需要重新建立 SSL 连接?


在第一个问题的讨论中已经有了答案:TCP 连接有的时候会被浏览器和服务端维持一段时间。TCP 不需要重新建立,SSL 自然也会用之前的。

第五个问题

浏览器对同一 Host 建立 TCP 连接到数量有没有限制?


假设我们还处在 HTTP/1.1 时代,那个时候没有多路传输,当浏览器拿到一个有几十张图片的网页该怎么办呢?肯定不能只开一个 TCP 连接顺序下载,那样用户肯定等的很难受,但是如果每个图片都开一个 TCP 连接发 HTTP 请求,那电脑或者服务器都可能受不了,要是有 1000 张图片的话总不能开 1000 个TCP 连接吧,你的电脑同意 NAT 也不一定会同意。


所以答案是:有。Chrome 最多允许对同一个 Host 建立六个 TCP 连接。不同的浏览器有一些区别。


https://developers.google.com/web/tools/chrome-devtools/network/issues#queued-or-stalled-requests


那么,回到最开始的问题:收到的 HTML 如果包含几十个图片标签,这些图片是以什么方式、什么顺序、建立了多少连接、使用什么协议被下载下来的呢?


如果图片都是 HTTPS 连接并且在同一个域名下,那么浏览器在 SSL 握手之后会和服务器商量能不能用 HTTP2,如果能的话就使用 Multiplexing 功能在这个连接上进行多路传输。不过也未必会所有挂在这个域名的资源都会使用一个 TCP 连接去获取,但是可以确定的是 Multiplexing 很可能会被用到。


如果发现用不了 HTTP2 呢?或者用不了 HTTPS(现实中的 HTTP2 都是在 HTTPS 上实现的,所以也就是只能使用 HTTP/1.1)。那浏览器就会在一个 HOST 上建立多个 TCP 连接,连接数量的最大限制取决于浏览器设置,这些连接会在空闲的时候被浏览器用来发送新的请求,如果所有的连接都正在发送请求呢?那其他的请求就只能等等了。



参考:https://zhuanlan.zhihu.com/p/61423830



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