如下图所示,使用HTTP/2提升性能的7个建议

  如下图所示,使用HTTP/2提升性能的7个建议
  这样可以让连接有状态,而破坏状态就意味着要重建查找表,另外单连接占用内存较多,基于连接的RTT,结果可以分三种情况,HTTP/2的RFC中有一个长长的列表,列出了要避免的加密套件。
  历史悠久的超文本传输协议,即HTTP标准,最近版本升级了。HTTP/2在2015年5月被批准,目前已经在很多Web浏览器和服务器中得到实现。大约有三分之二的浏览器已经支持HTTP/2,而且这个比例每月都在增加。
  HTTP/2构建在Google SPDY协议基础之上,Chrome将在2016年年初停止对后者的支持。NGINX是最早支持SPDY的,如今同样率先支持了HTTP/2。为此,我们还发布了详尽的白皮书,介绍了HTTP/2以及它如何基于SPDY构建,并展示了如何实现这个新协议。
  HTTP/2是二进制协议,因此更简洁高效;
  它针对每个域只使用一个多路复用的连接,而不是每个文件一个连接;
  HTTP/2设计了复杂的优先级排定规则,帮助浏览器首先请求最急需的文件,而NGINX已经支持。
  现在,你需要决定是否迁移到HTTP/2,而其中关键是知道如何最大限度地利用它。这篇文章会带你了解从性能角度考虑为什么要做这个决定,以及如何实现。接下来我们要逐一讨论关于HTTP/2性能的7个小建议。
  注意:严格来讲,SPDY和HTTP/2都不需要TLS,但它们在使用SSL/TLS的时候用处最大,而且浏览器只在使用SSL/TLS时才支持SPDY或HTTP/2。
  建议一:现在是否需要迁移到HTTP/2
  实现HTTP/2很简单,看看我们的白皮书就明白了。不过,HTTP/2并不是万能的银弹,它只对某些Web应用有用,对另外一些则没那么有用。
  如果你使用SSL/TLS,那么HTTP/2可以提升性能。如果你没有,那在使用HTTP/2之前要先支持TLS。这时候,使用TLS的性能损耗大致可以被使用HTTP/2的性能提升抵销。不过还是建议你在实际应用之前先测试一下。
  每个服务器只用一个连接。HTTP/2对每个服务器只使用一个连接,而不是每个文件一个连接。这样,就省掉了多次建立连接的时间,这个时间对TLS尤其明显,因为TLS连接费时间。
  加速TLS交付。HTTP/2只需一次耗时的TLS握手,并且通过一个连接上的多路利用实现最佳性能。HTTP/2还会压缩首部数据,省掉HTTP/时代所需的一些优化工作,比如拼接文件,从而提高缓存利用率。
  
如下图所示,使用HTTP/2提升性能的7个建议
  简化Web应用。使用HTTP/2可以让Web开发者省很多事,因为不用再做那些针对HTTP/的优化工作了。
  适合内容混杂的页面。HTTP/2特别适合混合了HTML、CSS、JavaScript、图片和有限多媒体的传统页面。浏览器可以优先安排那些重要的文件请求,让页面的关键部分先出现,快出现。
  更安全。通过减少TLS的性能损失,可以让更多应用使用TLS,从而让用户信息更安全。
  相应地,HTTP/2也有五个不足之处。
  单连接开销比较大。HPACK数据压缩算法会更新两端的查找表。这样可以让连接有状态,而破坏状态就意味着要重建查找表,另外单连接占用内存较多。
  你可能不需要SSL。如果你的数据不需要保护,或者已经使用DRM或其他编码进行保护了,那么TLS的安全性对你可能无所谓。
  需要抛弃针对HTTP/的优化。HTTP/优化在支持HTTP/2的浏览器中会影响性能,因此可能需要花时间把它们推倒重来。
  对下载大文件不利。如果你的应用主要提供大文件下载或者流媒体播放,那可能不想用TLS,而且在只有一个流的情况下,多路复用也体现不出什么优势。
  你的客户也许不在乎。你的客户很可能不在乎他分享的自家猫咪的视频是否受到TLS和HTTP/2的保护。
  总之,一切要看性能。这方面,有好消息也有坏消息。
  好消息是我们在内部对NGINX做过测试,结果从理论上能够得到印证:对于要通过典型网络延迟请求的混合内容网页,HTTP/2的性能好于HTTP/和HTTPS。基于连接的RTT,结果可以分三种情况。
  很低的RTT:HTTP/、HTTP/2和HTTPS基本无差别。
  典型网络RTT:HTTP/2比HTTP/快,而且它们都比HTTPS快。美国两个相邻城市间的RTT约为30 ms,而东西海岸间则约为70 ms。东京到伦敦间最短路径的RTT大约240 ms。
  高RTT:HTTP/比HTTP/2快,后者又比HTTPS快。
  这张图显示了首次渲染的时间,也就是用户第一次在自己屏幕上看到网页内容的时间。这个时间一般认为关系到用户对响应速度的感知。
  要想了解我们测试的更多内容,请看这个HTTP/2的介绍视频,来源是。
  然而,每个网页都不相同,实际上每个用户的会话也不一样。如果你托管流媒体或提供大文件下载,那你的决定可能不一样,甚至相反。
  你最终可能发现投入产出比并不明显。如果是这样,那你得多学习一下,针对自己的内容多做一些测试,然后咱们可以聊一聊。。
  终止协议意味着客户端使用期望的协议连接代理服务器,比如TLS或HTTP/2,然后代理服务器再去连接应用服务器、数据库服务器等,但不需要使用相同的协议,如下图所示。
  使用独立的服务器终止协议意味着使用多服务器架构。多服务器可能是多个物理服务器、多个虚拟服务器,或者AWS这样的云环境中的多个虚拟服务器实例。多服务器就比单服务器复杂,或者比应用服务器/数据库服务器的组合复杂。不过,多服务器架构有很多好处,而且很多流量大的也必须用这种架构。
  配置了服务器或者虚拟服务器之后,很多事情都成为可能。新服务器可以分担其他服务器的负载,可用于负载平衡、静态文件缓存和其他用途。另外,也可以让添加和替换应用服务器或其他服务器更容易。
  NGINX和NGINX Plus经常被用来终止TLS和HTTP/2协议、负载平衡。已有环境不必改动,除非要把NGINX服务器挪到前端。
  SPDY是HTTP/2的上一代,总体性能相同。因为它已经出现好几年了,所以有很多浏览器支持SPDY却不支持HTTP/2。不过,在本文写作时,这个支持上的差距正在缩校具体来说,有三分之二的浏览器支持HTTP/2,而有五分之四的浏览器支持SPDY。
  如果你着急采用新的Web传输协议,又想尽可能覆盖更多用户,可以先从SPDY开始。然后到2016年初,即谷歌不再支持SPDY的时候,再切换到HTTP/2,很简单,至少在NGINX中如此。那时候,更多用户会拥有支持HTTP/2的浏览器,而你已经为其中大部分用户提供了很好的性能。
  在决定采用HTTP/2之前,首先得知道你的代码有哪些是针对HTTP/优化过的。大概有四方面的优化。
  分域存储。为了实现并行请求文件,你可能把文件分散到了不同的域里,CDN会自动这么做。但分域存储会影响HTTP/2的性能,建议使用HTTP/2友好的分域存储,只针对HTTP/用户分域。
  雪碧图。雪碧图把很多图片拼成一个文件,然后通过代码按需取得每个图片。雪碧图在HTTP/2的环境下没太大用处,但还是有点用的。
  拼接的代码文件。与使用雪碧图的原因类似,很多独立的文件也会被弄成一个,然后浏览器再从其中找到并运行需要的文件。
  插入行内的文件。CSS代码、JavaScript代码,甚至图片等被直接插到HTML文件中的内容。这样可以减少文件传输,代价是初始HTML文件较大。
  后面三种优化都涉及把小文件塞进一个较大的文件里,目的是减少新建连接的初始化和握手,这些操作对TLS而言非常费时间。
  第一种优化即分域存储恰恰相反,强制打开多个连接,目的是并行地从不同的域获取文件。这两种看似矛盾的技术对于HTTP/下的站点却十分有效。然而,要用好这两种技术,必须投入大量时间、精力和资源,用于实现、管理和运维。
  在采用HTTP/2之前,需要找出应用了这些优化的代码,分析一下它们会不会影响你的应用设计和工作流程。这样在迁移到HTTP/2之后,就可以着手改造它们,甚至撤销某些优化。
  事实上,部署HTTP/2或SPDY并不难。如果你使用NGINX,只要在配置文件中启动相应的协议就可以了,参见这里了解如何启用HTTP/2。浏览器和服务器会协商采用什么协议,如果浏览器支持HTTP/2,就会使用HTTP/2。
  配置完服务器后,使用支持HTTP/2浏览器的用户就会基于HTTP/2运行你的应用,而使用旧版本浏览器的用户则会继续使用HTTP/运行你的应用,如下图所示。如果你的流量非常大,那么应该监测改变前后的性能,对于性能降低的情况,可能就得撤销更改。
  注意:使用HTTP/2及其单连接之后,NGINX某些配置的重要性会很明显,特别要注意的是output_buffers、proxy_buffers和ssl_buffer_size等指令,多测试一下。参见general configuration notes,特定的SSL建议,以及NGINX关于SSL性能的白皮书。
  注意:使用HTTP/2传输密文要格外注意。HTTP/2的RFC中有一个长长的列表,列出了要避免的加密套件。建议你自己也搞一个表格,启用ssl_buffer_size,然后在所有常用的浏览器版本下测试你想用的加密套件。
  你说奇怪不,撤销和修改针对HTTP/优化的代码居然是实现HTTP/2最有创意的部分。这里面有几个问题要注意,因为很多事怎么做都是可以的。
  在开始运作之前,必须考虑旧版本浏览器用户是否好过。之后,可以采取三个策略撤销和修改HTTP/的优化。
  什么也不用做。假如你并没有针对HTTP/做过优化,或者只做过少量优化,那么你几乎什么也不用做,就可以直接迁移到HTTP/2。
  有选择地去做。第二种情况是减少合并某些文件,而不是完全不合并。比如,牵扯到很多场景的雪碧图就不用动,而被塞得满满的HTML可能就要分离出来一些。
  完全撤销HTTP/优化。可以不再做以前做过的任何优化。
  缓存还是普适的。理论上,缓存操作非常适合小文件特别多的情况。但是,小文件多也意味着文件I/O多。因此一些相近文件的合并还是必要的,一方面要考虑工作流程,另一方面要考虑应用性能。建议多关注一下其他人在过渡到HTTP/2过程中的一些经验。
  分域存储可能是最极端但也最成功的HTTP/优化策略。它能够提升HTTP/下的应用性能,但在HTTP/2之下,其性能提升可以忽略不讲。
  在Can I use中可以查到浏览器对各种前端技术的支持情况,包括SPDY和HTTP/2。
  要了解我们测试的细节,参考这里HTTP/2 presentation。
  NGINX有一个Web研讨班:What’s New in HTTP/2?,讨论了核心特性并给出了实现建议。
  要了解NGINX关于性能的建议,请参考我们的博客:10 Tips for 10x Application Performance。
  注意:严格来讲,SPDY和HTTP/2都不需要TLS,但它们在使用SSL/TLS的时候用处最大,而且浏览器只在使用SSL/TLS时才支持SPDY或HTTP/2,东京到伦敦间最短路径的RTT大约240 ms,多服务器可能是多个物理服务器、多个虚拟服务器,或者AWS这样的云环境中的多个虚拟服务器实例,这里面有几个问题要注意,因为很多事怎么做都是可以的。