迁移到 HTTP2

Question

前面你已经看到了新的 HTTP/2 和 HTTP/3 协议，了解了它们的特点和工作原理，如果再联系上前几天 安全篇 的 HTTPS，你可能又会发出疑问：

刚费了好大的力气升级到 HTTPS，这又出了一个 HTTP/2，还有再次升级的必要吗？

与各大浏览器 强推 HTTPS 的待遇不一样，HTTP/2 的公布可谓是 波澜不惊 。虽然它是 HTTP 协议的一个重大升级，但 Apple、Google 等科技巨头并没有像 HTTPS 那样给予大量资源的支持。

直到今天，HTTP/2 在互联网上还是处于 不温不火 的状态，虽然已经有了不少的网站改造升级到了 HTTP/2，但普及的速度远不及 HTTPS。

所以，你有这样的疑问也是很自然的，升级到 HTTP/2 究竟能给我们带来多少好处呢？到底 值不值 呢？

HTTP/2 的优点

前面的几讲主要关注了 HTTP/2 的内部实现，今天我们就来看看它有哪些优点和缺点。

首先要说的是，HTTP/2 最大的一个优点是完全保持了与 HTTP/1 的兼容，在语义上没有任何变化，之前在 HTTP 上的所有投入都不会浪费。

因为兼容 HTTP/1，所以 HTTP/2 也具有 HTTP/1 的所有优点，并且 基本 解决了 HTTP/1 的所有缺点，安全与性能兼顾，可以认为是 更安全的 HTTP、更快的 HTTPS 。

在安全上，HTTP/2 对 HTTPS 在各方面都做了强化。下层的 TLS 至少是 1.2，而且只能使用前向安全的密码套件（即 ECDHE），这同时也就默认实现了 TLS False Start ，支持 1-RTT 握手，所以不需要再加额外的配置就可以自动实现 HTTPS 加速。

安全有了保障，再来看 HTTP/2 在性能方面的改进。

你应该知道，影响网络速度的两个关键因素是 带宽 和 延迟 ，HTTP/2 的头部压缩、多路复用、流优先级、服务器推送等手段其实都是针对这两个要点。

所谓的 带宽 就是网络的传输速度。从最早的 56K/s，到如今的 100M/s，虽然网速已经是 今非昔比 ，比从前快了几十倍、几百倍，但仍然是 稀缺资源 ，图片、视频这样的多媒体数据很容易会把带宽用尽。

节约带宽的基本手段就是压缩，在 HTTP/1 里只能压缩 body，而 HTTP/2 则可以用 HPACK 算法压缩 header，这对高流量的网站非常有价值，有数据表明能节省大概 5%~10% 的流量，这是实实在在的 真金白银 。

与 HTTP/1 并发多个连接 不同，HTTP/2 的 多路复用 特性要求对一个域名（或者 IP）只用一个 TCP 连接，所有的数据都在这一个连接上传输，这样不仅节约了客户端、服务器和网络的资源，还可以把带宽跑满，让 TCP 充分 吃饱 。

这是为什么呢？

我们来看一下在 HTTP/1 里的长连接，虽然是双向通信，但任意一个时间点实际上还是单向的：上行请求时下行空闲，下行响应时上行空闲，再加上 队头阻塞 ，实际的带宽打了个 对折 还不止

而在 HTTP/2 里， 多路复用 则让 TCP 开足了马力， 全速狂奔 ，多个请求响应并发，每时每刻上下行方向上都有流在传输数据，没有空闲的时候，带宽的利用率能够接近 100%。所以，HTTP/2 只使用一个连接，就能抵得过 HTTP/1 里的五六个连接。

不过流也可能会有依赖关系，可能会存在等待导致的阻塞，这就是 延迟 ，所以 HTTP/2 的其他特性就派上了用场。

优先级 可以让客户端告诉服务器，哪个文件更重要，更需要优先传输，服务器就可以调高流的优先级，合理地分配有限的带宽资源，让高优先级的 HTML、图片更快地到达客户端，尽早加载显示。

服务器推送 也是降低延迟的有效手段，它不需要客户端预先请求，服务器直接就发给客户端，这就省去了客户端解析 HTML 再请求的时间

HTTP/2 的缺点

说了一大堆 HTTP/2 的优点，再来看看它有什么缺点吧。

听过上一讲 HTTP/3 的介绍，你就知道 HTTP/2 在 TCP 级别还是存在 队头阻塞 的问题。所以，如果网络连接质量差，发生丢包，那么 TCP 会等待重传，传输速度就会降低。

另外，在移动网络中发生 IP 地址切换的时候，下层的 TCP 必须重新建连，要再次 握手 ，经历 慢启动 ，而且之前连接里积累的 HPACK 字典也都消失了，必须重头开始计算，导致带宽浪费和时延。

刚才也说了，HTTP/2 对一个域名只开一个连接，所以一旦这个连接出问题，那么整个网站的体验也就变差了。

而这些情况下 HTTP/1 反而不会受到影响，因为它 本来就慢 ，而且还会对一个域名开 6~8 个连接，顶多其中的一两个连接会 更慢 ，其他的连接不会受到影响

应该迁移到 HTTP/2 吗？

说到这里，你对迁移到 HTTP/2 是否已经有了自己的判断呢？

在我看来，HTTP/2 处于一个略 尴尬 的位置，前面有 老前辈 HTTP/1，后面有 新来者 HTTP/3，即有 老前辈 的 打压 ，又有 新来者 的 追赶 ，也就难怪没有获得市场的大力 吹捧 了。

但这绝不是说 HTTP/2 一无是处 ，实际上 HTTP/2 的性能改进效果是非常明显的，Top 1000 的网站中已经有超过 40% 运行在了 HTTP/2 上，包括知名的 Apple、Facebook、Google、Twitter 等等。仅用了四年的时间，HTTP/2 就拥有了这么大的市场份额和巨头的认可，足以证明它的价值。

因为 HTTP/2 的侧重点是 性能 ，所以 是否迁移 就需要在这方面进行评估。如果网站的流量很大，那么 HTTP/2 就可以带来可观的收益；反之，如果网站流量比较小，那么升级到 HTTP/2 就没有太多必要了，只要利用现有的 HTTP 再优化就足矣。

不过如果你是新建网站，我觉得完全可以跳过 HTTP/1、HTTPS，直接 一步到位 ，上 HTTP/2，这样不仅可以获得性能提升，还免去了老旧的 历史包袱 ，日后也不会再有迁移的烦恼。

顺便再多嘴一句，HTTP/2 毕竟是 下一代 HTTP 协议，它的很多特性也延续到了 HTTP/3，提早升级到 HTTP/2 还可以让你在 HTTP/3 到来时有更多的技术积累和储备，不至于落后于时代。

配置 HTTP/2

假设你已经决定要使用 HTTP/2，应该如何搭建服务呢？

因为 HTTP/2 事实上 是加密的，所以如果你已经在 安全篇 里成功迁移到了 HTTPS，那么在 Nginx 里启用 HTTP/2 简直可以说是 不费吹灰之力 ，只需要在 server 配置里再多加一个参数就可以搞定了。

server {
    listen       443 ssl http2;
 
 
    server_name   www.xxx.net ;
 
 
    ssl_certificate         xxx.crt;
    ssl_certificate_key     xxx.key;

注意 listen 指令，在 ssl 后面多了一个 http2 ，这就表示在 443 端口上开启了 SSL 加密，然后再启用 HTTP/2。

配置服务器推送特性可以使用指令 http2_push 和 http2_push_preload ：

http2_push         /style/xxx.css;
http2_push_preload on;

不过如何合理地配置推送是个难题，如果推送给浏览器不需要的资源，反而浪费了带宽。

这方面暂时没有一般性的原则指导，你必须根据自己网站的实际情况去 猜测 客户端最需要的数据。

优化方面，HTTPS 的一些策略依然适用，比如精简密码套件、ECC 证书、会话复用、HSTS 减少重定向跳转等等。

但还有一些优化手段在 HTTP/2 里是不适用的，而且还会有反效果，比如说常见的精灵图（Spriting）、资源内联（inlining）、域名分片（Sharding）等，至于原因是什么，我把它留给你自己去思考（提示，与缓存有关）。

还要注意一点，HTTP/2 默认启用 header 压缩（HPACK），但并没有默认启用 body 压缩，所以不要忘了在 Nginx 配置文件里加上 gzip 指令，压缩 HTML、JS 等文本数据

应用层协议协商（ALPN）

最后说一下 HTTP/2 的 服务发现 吧。

你有没有想过，在 URI 里用的都是 HTTPS 协议名，没有版本标记，浏览器怎么知道服务器支持 HTTP/2 呢？为什么上来就能用 HTTP/2，而不是用 HTTP/1 通信呢？

答案在 TLS 的扩展里，有一个叫 ALPN （Application Layer Protocol Negotiation）的东西，用来与服务器就 TLS 上跑的应用协议进行 协商 。

客户端在发起 Client Hello 握手的时候，后面会带上一个 ALPN 扩展，里面按照优先顺序列出客户端支持的应用协议。

就像下图这样，最优先的是 h2 ，其次是 http/1.1 ，以前还有 spdy ，以后还可能会有 h3 。

服务器看到 ALPN 扩展以后就可以从列表里选择一种应用协议，在 Server Hello 里也带上 ALPN 扩展，告诉客户端服务器决定使用的是哪一种。因为我们在 Nginx 配置里使用了 HTTP/2 协议，所以在这里它选择的就是 h2 。

这样在 TLS 握手结束后，客户端和服务器就通过 ALPN 完成了应用层的协议协商，后面就可以使用 HTTP/2 通信了

小结

今天我们讨论了是否应该迁移到 HTTP/2，还有应该如何迁移到 HTTP/2。

• HTTP/2 完全兼容 HTTP/1，是 更安全的 HTTP、更快的 HTTPS ，头部压缩、多路复用等技术可以充分利用带宽，降低延迟，从而大幅度提高上网体验；
• TCP 协议存在 队头阻塞 ，所以 HTTP/2 在弱网或者移动网络下的性能表现会不如 HTTP/1；
• 迁移到 HTTP/2 肯定会有性能提升，但高流量网站效果会更显著；
• 如果已经升级到了 HTTPS，那么再升级到 HTTP/2 会很简单；
• TLS 协议提供 ALPN 扩展，让客户端和服务器协商使用的应用层协议， 发现 HTTP/2 服务。