HTTP 2.0 Multiplexing, HTTP 1.1 Pipelining oraz HOL blocking

Kilka postów chcę przeznaczyć na temat HTTP 2.0. Zamiast pisać tylko o nowościach w nowej wersji protokołu, warto najpierw zrozumieć jak działała dotychczasowa wersja czyli HTTP 1.1.

Pierwszym problemem HTTP 1.0 oraz HTTP 1.1 była obsługa wielkiej ilości zapytań. Każda strona, aby prawidłowo wyświetlić się potrzebuje załadować mnóstwo zewnętrznych zasobów takich jak skrypty JS, arkusze css czy grafika. Ponadto HTTP oparty jest na TCP więc ponadto mamy do czynienia z TCP handshake zanim połączenie jest zainicjalizowane.  Połączenia internetowe są coraz lepsze, ale szybkość załadowania stron nie zawsze jest satysfakcjonująca. Wyobraźmy sobie ekstremalną sytuację. Strona posiada 10 skryptów JS, 2 arkusze CS oraz 10 plików graficznych. Zasoby w HTTP nie są przesyłane razem. Najpierw ściągany jest plik HTML, a potem każdy zasób zewnętrzny jest ściągany jeden po drugim. Po mimo szybkiej, średniej szybkości łącza internetowego, opóźnienie (latency) wiążące się z wysoká liczbą zapytań sprawia, że strona działa wolno.

W HTTP 1.0 wszystkie zapytania musiałby być wysyłane pojedynczo (szeregowo). Jeśli mamy zatem 20 zapytań, najpierw musieliśmy wysłać pierwsze, czekać na odpowiedź i dopiero potem wysłać drugie. W przypadku internetu satelitarnego czy mobilnego, strony po prostu wczytywały się bardzo wolno, mimo wysokiej średniej szybkości transmisji.

W odpowiedzi na oczywisty problem, w HTTP 1.1 wprowadzono HTTP pipelining. Dzięki temu, możliwe było wysyłanie kilku zapytań w tym samym połączeniu TCP. Korzyści były ogromne. Po pierwsze tylko jeden TCP Handshake. Zamiast czekać na odpowiedź mogliśmy wysłać najpierw wszystkie zapytania, a potem odbierać odpowiedzi jedno po drugim. Niestety musiało to odbywać się na zasadzie FIFO – odpowiedzi musiały przychodzić w tej samej kolejności co wysłane zapytania. Stanowiło to tak ogromne ograniczenie, że większość przeglądarek nie korzysta dziś nawet z HTTP pipelining.

Podstawowy problem to Head Of Line Blocking. Wiemy, że odpowiedzi muszą przychodzić w tej samej kolejności co zapytania. Co jeśli drugie zapytanie trwa bardzo długo? Skutek będzie taki, że będzie to blokowało kolejne odpowiedzi i przyszłe zapytania. Jeśli zatem wszystkie zapytania byłyby wysyłane za pomocą HTTP Pipeline efekt mógłby być odwrotny do zamierzonego – jeśli pierwszy element zajmuję bardzo długo, wtedy kolejne muszą czekać. Co jeśli ten pierwszy element tak naprawdę nie jest niezbędny do wyświetlenia większości zawartości na stronie? HTTP pipelining zniwelował problemy związane z opóźnieniem, ale ryzyko blokady HOB odstraszało wielu twórców przeglądarek od adaptacji tego.

I tutaj przychodzimy do HTTP 2.0 Multiplexing. Protokół HTTP 2.0 jest binarny, w przeciwieństwie do wersji poprzednich. Wysyłane pakiety stanowią ramki składające się z nagłówku i ciała. Wprowadzono definicje strumieni oraz priorytetów.  Dane wysyłane w obrębie dwóch różnych strumieni są niezależne od siebie, a co za tym idzie, mogą się wzajemnie przeplatać.  Innymi słowy, HTTP 2.0 multiplexing to prawidłowa implementacja wysyłania wielu zapaytań w obrębie tego samego połączenia TCP. Odpowiedzi już nie muszą być wysyłane w tej samej kolejności przez serwer i zostanie to prawidłowo obsłużone. Wspomniana kolejka FIFO nie jest już potrzebna. Ustawienia priorytetów umożliwia uzyskanie odpowiedzi w dowolnej kolejności. Serwer po utrzymaniu wielu zapytań naraz może skorzystać z priorytetów, aby przetwarzać je w odpowiedniej kolejności.

HTTP Multiplexing stanowi jedno z podstawowych usprawnień HTTP 2.0, który wpływa bardzo korzystnie na wydajność stron internetowych, szczególnie w środowisku z wysokim opóźnieniem ( połączenie mobilne). W przyszłych wpisach zajmiemy się kolejnymi usprawnieniami. Dobrą wiadomością jest, że jako programiści nie musimy wiele robić. HTTP 2.0 został zaprojektowany tak, aby mógł zostać wprowadzony bez konieczności aktualizacji istniejącego kodu. Wszystkie pryncypalne zasady takie jak wysyłanie ciasteczek, nagłówki, sesje itp mają nadal rację bytu – HTTP 2.0 to nie zmiana architektury.

Wyświetl pełny artykuł