http协议中的“队头阻塞”问题

HTTP协议中的“队头阻塞”问题指的是在HTTP/1.x协议中,客户端和服务器之间的TCP连接在同一时间内只能处理一个请求-响应交换。如果当前的请求处理缓慢或者有大量数据要传输,后续的请求必须等待这个请求完成之后才能被发送,即便后续请求本身可能只需要很短的处理时间。这导致了整个连接的利用率不高,并且增加了用户感知的延迟。

队头阻塞会导致性能下降的问题主要有:

  1. 串行处理请求:每个请求都必须等待前一个请求完成,即使中间的网络带宽并未完全利用。
  2. 多个资源下载缓慢:在加载网页时,一个页面常常需要请求多个资源(如CSS文件、JavaScript脚本、图片等)。队头阻塞会导致这些资源必须排队串行下载,增加页面加载时间。
  3. 不充分利用TCP连接:TCP连接的慢启动机制意味着新建的连接需要一些时间来提高其传输速率。如果多个请求不能并行,那么建立的TCP连接就不能充分利用其容量。

为了解决HTTP/1.x的队头阻塞问题,HTTP/2引入了多路复用(multiplexing)功能。多路复用允许在同一个TCP连接上并行交错地发送多个请求和响应,消除了队头阻塞问题,显著提高了性能和页面加载速度。

在HTTP/1.x中,为了缓解队头阻塞问题,开发者们采用了一些策略,其中“并发连接”和“域名分片”是两种常见的技巧。

  1. 并发连接

    • 在HTTP/1.0中,浏览器通常限制了对同一域名的并发连接数(比如允许6个并发连接)。这意味着浏览器可以同时打开多个TCP连接到同一服务器。
    • 通过这种方式,浏览器可以同时发送多个请求,从而可以并行地下载资源。这减少了等待前一个请求完成的时间,提高了资源的加载速度。
    • 然而,这也增加了服务器端的连接压力,并且多个连接也意味着TCP连接无法充分“热身”(即,慢启动阶段较多),不能立即利用最大的带宽。
  2. 域名分片(Domain Sharding):

    • 域名分片是另一种用于绕过对同一域名并发连接数限制的技术。它涉及将资源分散到不同的子域名下。
    • 例如,一个网站可能有多个子域名如img1.example.com, img2.example.com等,浏览器会把这看作不同的域名,因此可以针对每个子域名打开新的连接。
    • 这样就可以增加整体的并发连接数,因为每个子域名都有自己的并发连接限制。
    • 但这种方法也有缺点,比如增加了DNS解析的次数,以及有时会造成浏览器跨域请求的复杂性。

这些技术在HTTP/1.x的环境下可以减轻队头阻塞的影响,但它们都有自身的限制和副作用。随着HTTP/2的普及,多路复用机制使得并发连接和域名分片的技巧变得不那么必要,因为一个连接就可以并行处理多个请求了。

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