http2的真正性能到底如何

http2的真正性能到底如何，針對這個問題，這篇文章詳細介紹了相對應的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

一、研究目的

http2的概念提出已經(jīng)有相當長一段時間了，而網(wǎng)上關于關于http2的文章也一搜一大把。但是從搜索的結(jié)果來看，現(xiàn)有的文章多是偏向于對http2的介紹，鮮有真正從數(shù)據(jù)上具體分析的。這篇文章正是出于填補這塊空缺內(nèi)容的目的，通過一系列的實驗以及數(shù)據(jù)分析，對http2的性能進行深入研究。當然，由于本人技術(shù)有限，實驗所使用的方法肯定會有不足之處，如果各位看官有發(fā)現(xiàn)問題，還請向我提出，我一定會努力修改完善實驗的方法的!

二、基礎知識

關于HTTP2的基礎知識，可以參考下列幾篇文章，在這里就不進行贅述了。

• HTTP,HTTP2.0,SPDY,HTTPS你應該知道的一些事，

• HTTP 2.0的那些事

• HTTP2.0的奇妙日常

• 一分鐘預覽 HTTP2 特性和抓包分析

• HTTP/2 for web application developers

• 7 Tips for Faster HTTP/2 Performance

通過學習相關資料，我們已經(jīng)對HTTP2有了一個大致的認識，接下來將通過設計一個模型，對HTTP2的性能進行實驗測試。

三、實驗設計

設置實驗組：搭建一個HTTP2(SPDY)服務器，能夠以HTTP2的方式響應請求。同時，響應的內(nèi)容大小，響應的延遲時間均可自定義。

設置對照組：搭建一個HTTP1.x服務器，以HTTP1.x的方式響應請求，其可自定義內(nèi)容同實驗組。另外為了減少誤差，HTTP1.x服務器使用https協(xié)議。

測試過程：客戶端通過設置響應的內(nèi)容大小、請求資源的數(shù)量、延遲時間、上下行帶寬等參數(shù)，分別對實驗組服務器和對照組服務器發(fā)起請求，統(tǒng)計響應完成所需時間。

由于nginx切換成http2需要升級nginx版本以及取得https證書，且在服務器端的多種自定義設置所涉及的操作環(huán)節(jié)相對復雜，綜合考慮之下放棄使用nginx作為實驗用服務器的方案，而是采用了NodeJS方案。在實驗的初始階段，使用了原生的NodeJS搭配node-http2模塊進行服務器搭建，后來改為了使用express框架搭配node-spdy模塊搭建。原因是，原生NodeJS對于復雜請求的處理非常復雜，express框架對請求、響應等已經(jīng)做了一系列的優(yōu)化，可以有效減少人為的誤差。另外node-http2模塊無法與express框架兼容，同時它的性能較之node-spdy模塊也更低(General  performance, node-spdy vs node-http2 #98)，而node-spdy模塊的功能與node-http2模塊基本一致。

1、服務器搭建

實驗組和對照組的服務器邏輯完全一致，關鍵代碼如下：

app.get('/option/?', (req, res) => {     allow(res)     let size = req.query['size']     let delay = req.query['delay']     let buf = new Buffer(size * 1024 * 1024)     setTimeout(() => {         res.send(buf.toString('utf8'))     }, delay) })

其邏輯是，根據(jù)從客戶端傳入的參數(shù)，動態(tài)設置響應資源的大小和延遲時間。

2、客戶端搭建

客戶端可動態(tài)設置請求的次數(shù)、資源的數(shù)目、資源的大小和服務器延遲時間。同時搭配Chrome的開發(fā)者工具，可以人為模擬不同網(wǎng)絡環(huán)境。在資源請求響應結(jié)束后，會自動計算總耗時時間。關鍵代碼如下：

for (let i = 0; i < reqNum; i++) {     $.get(url, function (data) {         imageLoadTime(output, pageStart)     }) }

客戶端通過循環(huán)對資源進行多次請求，其數(shù)量可設置。每一次循環(huán)都會通過imageLoadTime更新時間，以實現(xiàn)時間統(tǒng)計的功能。

3、實驗項目

a. http2性能研究

通過研究章節(jié)二的文章內(nèi)容，可以把http2的性能影響因素歸結(jié)于“延遲”和“請求數(shù)目”。本實驗增加了“資源體積”和“網(wǎng)絡環(huán)境”作為影響因素，下面將會針對這四項進行詳細的測試實驗。其中每一次實驗都會重復10次，取平均值后作記錄。

b. 服務端推送研究

http2還有一項非常特別的功能——服務端推送。服務端推送允許服務器主動向客戶端推送資源。本實驗也會針對這個功能展開研究，主要研究服務端推送的使用方法及其對性能的影響。

四、http2性能數(shù)據(jù)統(tǒng)計

1、延遲因素對性能的影響

2、請求數(shù)目對性能的影響

通過上一個實驗，可以知道在延遲為10ms的時候，http1.x和http2的時間統(tǒng)計相近，故本次實驗延遲時間設置為10ms。

3、資源體積對性能的影響

通過上兩個實驗，可以知道在延遲為10ms，資源數(shù)目為30個的時候，http1.x和http2的時間統(tǒng)計相近，故本次實驗延遲時間設置為10ms，資源數(shù)目30個。

4、網(wǎng)絡環(huán)境對性能的影響

通過上兩個實驗，可以知道在延遲為10ms，資源數(shù)目為30個的時候，http1.x和http2的時間統(tǒng)計相近，故本次實驗延遲時間設置為10ms，資源數(shù)目30個。

五、http2服務端推送實驗

本實驗主要針對網(wǎng)絡環(huán)境對服務端推送速度的影響進行研究。在本實驗中，所請求/推送的資源都是一個體積為290Kb的JS文件。每一個網(wǎng)絡環(huán)境下都會重復十次實驗，取平均值后填入表格。

從上述表格可以發(fā)現(xiàn)一個非常奇怪的現(xiàn)象，在開啟了網(wǎng)絡節(jié)流以后(包括Wifi選項)，服務端推送的速度都遠遠比不上普通的客戶端請求，但是在關閉了網(wǎng)絡節(jié)流后，服務端推送的速度優(yōu)勢非常明顯。在網(wǎng)絡節(jié)流的Wifi選項中，下載速度為30M/s，上傳速度為15M/s。而測試所用網(wǎng)絡的實際下載速度卻只有542K/s，上傳速度只有142K/s，遠遠達不到網(wǎng)絡節(jié)流Wifi選項的速度。為了分析這個原因，我們需要理解“服務端推送”的原理，以及推送過來的資源的存放位置在哪里。

普通的客戶端請求過程如下圖：

服務端推送的過程如下圖：

從上述原理圖可以知道，服務端推送能把客戶端所需要的資源伴隨著index.html一起發(fā)送到客戶端，省去了客戶端重復請求的步驟。正因為沒有發(fā)起請求，建立連接等操作，所以靜態(tài)資源通過服務端推送的方式可以極大地提升速度。但是這里又有一個問題，這些被推送的資源又是存放在哪里呢?參考了這篇文章Issue  5: HTTP/2 Push以后，終于找到了原因。我們可以把服務端推送過程的原理圖深入一下：

服務端推送過來的資源，會統(tǒng)一放在一個網(wǎng)絡與http緩存之間的一個地方，在這里可以理解為“本地”。當客戶端把index.html解析完以后，會向本地請求這個資源。由于資源已經(jīng)本地化，所以這個請求的速度非常快，這也是服務端推送性能優(yōu)勢的體現(xiàn)之一。當然，這個已經(jīng)本地化的資源會返回200狀態(tài)碼，而非類似localStorage的304或者200  (from  cache)狀態(tài)碼。Chrome的網(wǎng)絡節(jié)流工具，會在任何“網(wǎng)絡請求”之間加入節(jié)流，由于服務端推送活來的靜態(tài)資源也是返回200狀態(tài)碼，所以Chrome會把它當作網(wǎng)絡請求來處理，于是導致了上述實驗所看到的問題。

六、研究結(jié)論

通過上述一系列的實驗，我們可以知道http2的性能優(yōu)勢集中體現(xiàn)在“多路復用”和“服務端推送”上。對于請求數(shù)目較少(約小于30個)的情況下，http1.x和http2的性能差異不大，在請求數(shù)目較多且延遲大于30ms的情況下，才能體現(xiàn)http2的性能優(yōu)勢。對于網(wǎng)絡狀況較差的環(huán)境，http2的性能也高于http1.x。與此同時，如果把靜態(tài)資源都通過服務端推送的方式來處理，加載速度會得到更加巨大的提升。

在實際的應用中，由于http2多路復用的優(yōu)勢，前端應用團隊無須采取把多個文件合并成一個，生成雪碧圖之類的方法減少網(wǎng)絡請求。除此之外，http2對于前端開發(fā)的影響并不大。

服務端升級http2，如果是使用NodeJS方案，只需要把node-http模塊升級為node-spdy模塊，并加入證書即可。nginx方案的話可以參考這篇文章：Open  Source NGINX 1.9.5 Released with HTTP/2 Support

若要使用服務端推送，則在服務端需要對響應的邏輯進行擴展，這個需要視情況具體分析實施。

下面附送實驗所需源碼：1、客戶端頁面

<!-- http1_vs_http2.html -->  <!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head>    <meta charset="UTF-8">    <title>http1 vs http2</title>    <script src="//cdn.bootcss.com/jquery/1.9.1/jquery.min.js"></script>    <style>        .box {            float: left;            width: 200px;            margin-right: 100px;            margin-bottom: 50px;            padding: 20px;            border: 4px solid pink;            font-family: Microsoft Yahei;        }        .box h3 {            margin: 5px 0;        }        .box .done {            color: pink;            font-weight: bold;            font-size: 18px;        }        .box button {            padding: 10px;            display: block;            margin: 10px 0;        }    </style> </head> <body>    <div class="box">        <h3>Http1.x</h3>        <p>Time: <span id="output-http1"></span></p>        <p class="done done-1">&times; Unfinished...</p>        <button class="btn-1">Get Response</button>    </div>     <div class="box">        <h3>Http2</h3>        <p>Time: <span id="output-http2"></span></p>        <p class="done done-1">&times; Unfinished...</p>        <button class="btn-2">Get Response</button>    </div>     <div class="box">        <h3>Options</h3>        <p>Request Num: <input type="text" id="req-num"></p>        <p>Request Size (Mb): <input type="text" id="req-size"></p>        <p>Request Delay (ms): <input type="text" id="req-delay"></p>    </div>     <script>        function imageLoadTime(id, pageStart) {          let lapsed = Date.now() - pageStart;          document.getElementById(id).innerHTML = ((lapsed) / 1000).toFixed(2) + 's'        }                let boxes = document.querySelectorAll('.box')        let doneTip = document.querySelectorAll('.done')        let reqNumInput = document.querySelector('#req-num')        let reqSizeInput = document.querySelector('#req-size')        let reqDelayInput = document.querySelector('#req-delay')         let reqNum = 100        let reqSize = 0.1        let reqDelay = 300         reqNumInput.value = reqNum        reqSizeInput.value = reqSize        reqDelayInput.value = reqDelay         reqNumInput.onblur = function () {            reqNum = reqNumInput.value        }         reqSizeInput.onblur = function () {            reqSize = reqSizeInput.value        }         reqDelayInput.onblur = function () {            reqDelay = reqDelayInput.value        }         function clickEvents(index, url, output, server) {            doneTip[index].innerHTML = '&times; Unfinished...'            doneTip[index].style.color = 'pink'            boxes[index].style.borderColor = 'pink'            let pageStart = Date.now()            for (let i = 0; i < reqNum; i++) {                $.get(url, function (data) {                    console.log(server + ' data')                    imageLoadTime(output, pageStart)                    if (i === reqNum - 1) {                        doneTip[index].innerHTML = '&radic; Finished!'                        doneTip[index].style.color = 'lightgreen'                        boxes[index].style.borderColor = 'lightgreen'                    }                })            }        }         document.querySelector('.btn-1').onclick = function () {            clickEvents(0, 'https://localhost:1001/option?size=' + reqSize + '&delay=' + reqDelay, 'output-http1', 'http1.x')        }         document.querySelector('.btn-2').onclick = function () {            clickEvents(1, 'https://localhost:1002/option?size=' + reqSize + '&delay=' + reqDelay, 'output-http2', 'http2')        }    </script> </body> </html>

2、服務端代碼(http1.x與http2僅有一處不同)

const http = require('https') // 若為http2則把'https'模塊改為'spdy'模塊 const url = require('url') const fs = require('fs') const express = require('express') const path = require('path')  const app = express()  const options = {   key: fs.readFileSync(`${__dirname}/server.key`),   cert: fs.readFileSync(`${__dirname}/server.crt`) }  const allow = (res) => {   res.header("Access-Control-Allow-Origin", "*")   res.header("Access-Control-Allow-Headers", "X-Requested-With")   res.header("Access-Control-Allow-Methods","PUT,POST,GET,DELETE,OPTIONS") }  app.set('views', path.join(__dirname, 'views')) app.set('view engine', 'ejs') app.use(express.static(path.join(__dirname, 'static')))  app.get('/option/?', (req, res) => {     allow(res)     let size = req.query['size']     let delay = req.query['delay']     let buf = new Buffer(size * 1024 * 1024)     setTimeout(() => {         res.send(buf.toString('utf8'))     }, delay) })  http.createServer(options, app).listen(1001, (err) => { // http2服務器端口為1002     if (err) throw new Error(err)     console.log('Http1.x server listening on port 1001.') })

關于http2的真正性能到底如何問題的解答就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對大家有一定的幫助，如果你還有很多疑惑沒有解開，可以關注億速云行業(yè)資訊頻道了解更多相關知識。