http协议版本和MPM工作模式

允我心安 提交于 2020-03-07 17:23:04

协议版本

http/0.9
1991,原型版本,功能简陋,只有一个命令GET。GET /index.html ,服务器只能回应HTML格式字符串,不能回应别的格式

http/1.0
1996年5月,支持cache, MIME, method
每个TCP连接只能发送一个请求,发送数据完毕,连接就关闭,如果还要请求其他资源,就必须再新建一个连接
引入了POST命令和HEAD命令
头信息是 ASCII 码,后面数据可为任何格式。服务器回应时会告诉客户端,数据是什么格式,即Content-Type字段的作用。这些数据类型总称为MIME 多用途互联网邮件扩展,每个值包括一级类型和二级类型,预定义的类型,也可自定义类型, 常见Content-Type值:text/xml image/jpeg audio/mp3

http/1.1
1997年1月,引入了持久连接(persistent connection),即TCP连接默认不关闭,可以被多个请求复用,不用声明Connection: keep-alive。对于同一个域名,大多数浏览器允许同时建立6个持久连接引入了管道机制,即在同一个TCP连接里,客户端可以同时发送多个请求,进一步改进了HTTP协议的效率

新增方法:PUT、PATCH、OPTIONS、DELETE
同一个TCP连接里,所有的数据通信是按次序进行的。服务器只能顺序处理回应,前面的回应慢,会有许多请求排队,造成"队头堵塞"(Head-of-line blocking)为避免上述问题,两种方法:一是减少请求数,二是同时多开持久连接。
网页优化技巧,如合并脚本和样式表、将图片嵌入CSS代码、域名分片(domain sharding)等HTTP 协议不带有状态,每次请求都必须附上所有信息。请求的很多字段都是重复的,浪费带宽,影响速度

HTTP1.0和HTTP1.1的区别

  1. 缓存处理,在HTTP1.0中主要使用header里的If-Modified-Since,Expires来做为缓存判断的标准,HTTP1.1则引入了更多的缓存控制策略例如Entity tag,If-Unmodified-Since, If-Match, If-NoneMatch等更多可供选择的缓存头来控制缓存策略

  2. 带宽优化及网络连接的使用,HTTP1.0中,存在一些浪费带宽的现象,例如:客户端只是需要某个对象的一部分,而服务器却将整个对象送过来了,并且不支持断点续传功能,HTTP1.1则在请求头引入了range头域,它允许只请求资源的某个部分,即返回码是206(Partial Content),方便了开发者自由的选择以便于充分利用带宽和连接

  3. 错误通知的管理,在HTTP1.1中新增24个状态响应码,如409(Conflict)表示请求的资源与资源当前状态冲突;410(Gone)表示服务器上的某个资源被永久性的删除

  4. Host 头处理,在HTTP1.0中认为每台服务器都绑定一个唯一的IP地址,因此,请求消息中的URL并没有传递主机名(hostname)。但随着虚拟主机技术的发展,在一台物理服务器上可以存在多个虚拟主机(Multi-homed Web Servers),并且它们共享一个IP地址。HTTP1.1的请求消息和响应消息都应支持Host头域,且请求消息中如果没有Host头域会报告一个错误(400 BadRequest)

  5. 长连接,HTTP 1.1支持长连接(PersistentConnection)和请求的流水线(Pipelining)处理,在一个TCP连接上可以传送多个HTTP请求和响应,减少了建立和关闭连接的消耗和延迟,在HTTP1.1中默认开启Connection: keep-alive,弥补了HTTP1.0每次请求都要创建连接的缺点

HTTP1.0和1.1的问题

  1. HTTP1.x在传输数据时,每次都需要重新建立连接,无疑增加了大量的延迟时间,特别是在移动端更为突出

  2. HTTP1.x在传输数据时,所有传输的内容都是明文,客户端和服务器端都无法验证对方的身份,无法保证数据的安全性

  3. HTTP1.x在使用时,header里携带的内容过大,增加了传输的成本,并且每次请求header基本不怎么变化,尤其在移动端增加用户流量

  4. 虽然HTTP1.x支持了keep-alive,来弥补多次创建连接产生的延迟,但是keep-alive使用多了同样会给服务端带来大量的性能压力,并且对于单个文件被不断请求的服务(例如图片存放网站),keep-alive可能会极大的影响性能,因为它在文件被请求之后还保持了不必要的连接很长时间

HTTPS协议

为解决安全问题,网景在1994年创建了HTTPS,并应用在网景导航者浏览器中。 最初,HTTPS是与SSL一起使用的;在SSL逐渐演变到TLS时(其实两个是一个东西,只是名字不同而已),最新的HTTPS也由在2000年五月公布的RFC 2818正式确定下来。HTTPS就是安全版的HTTP,目前大型网站基本实现全站HTTPS

HTTPS特点

  1. HTTPS协议需要到CA申请证书,一般免费证书很少,需要交费
  2. HTTP协议运行在TCP之上,所有传输的内容都是明文,HTTPS运行在SSL/TLS之上,SSL/TLS运行在TCP之上,所有传输的内容都经过加密的
  3. HTTP和HTTPS使用的是不同的连接方式,端口不同,前者是80,后者是443
  4. HTTPS可以有效的防止运营商劫持,解决了防劫持的一个大问题
  5. HTTPS 实现过程降低用户访问速度,但经过合理优化和部署,HTTPS 对速度的影响还是可以接受

SPDY协议

SPDY:2009年谷歌研发,综合HTTPS和HTTP两者有点于一体的传输协议,主要特点:

  1. 降低延迟,针对HTTP高延迟的问题,SPDY优雅的采取了多路复用(multiplexing)。多路复用通过多个请求stream共享一个tcp连接的方式,解决了HOL blocking的问题,降低了延迟同时提高了带宽的利用率

  2. 请求优先级(request prioritization)。多路复用带来一个新的问题是,在连接共享的基础之上有可能会导致关键请求被阻塞。SPDY允许给每个request设置优先级,重要的请求就会优先得到响应。比如浏览器加载首页,首页的html内容应该优先展示,之后才是各种静态资源文件,脚本文件等加载,可以保证用户能第一时间看到网页内容

  3. header压缩。HTTP1.x的header很多时候都是重复多余的。选择合适的压缩算法可以减小包的大小和数量

  4. 基于HTTPS的加密协议传输,大大提高了传输数据的可靠性

  5. 服务端推送(server push),采用了SPDY的网页,例如网页有一个sytle.css的请求,在客户端收到sytle.css数据的同时,服务端会将sytle.js的文件推送给客户端,当客户端再次尝试获取sytle.js时就可以直接从缓存中获取到,不用再发请求了

HTTP2协议

http/2.0:2015年,HTTP2.0是SPDY的升级版

  1. 头信息和数据体都是二进制,称为头信息帧和数据帧

  2. 复用TCP连接,在一个连接里,客户端和浏览器都可以同时发送多个请求或回应,且不用按顺序一一对应,避免了“队头堵塞“,此双向的实时通信称为多工(Multiplexing)

  3. 引入头信息压缩机制(header compression),头信息使用gzip或compress压缩后再发送;客户端和服务器同时维护一张头信息表,所有字段都会存入这个表,生成一个索引号,不发送同样字段,只发送索引号,提高速度

  4. HTTP/2 允许服务器未经请求,主动向客户端发送资源,即服务器推送(server push)

HTTP2.0和SPDY区别

  1. HTTP2.0 支持明文 HTTP 传输,而 SPDY 强制使用 HTTPS

  2. HTTP2.0 消息头的压缩算法采用 HPACK,而非 SPDY 采用的 DEFLATE

MPM multi-processing module 工作模式

prefork:多进程I/O模型,每个进程响应一个请求,CentOS 7 默认模型

一个主进程:生成和回收n个子进程,创建套接字,不响应请求
多个子进程:工作 work进程,每个子进程处理一个请求;系统初始时,预先生成多个空闲进程,等待请求

在这里插入图片描述
Prefork MPM: 预派生模式,有一个主控制进程,然后生成多个子进程,每个子进程有一个独立的线程响应用户请求,相对比较占用内存,但是比较稳定,可以设置最大和最小进程数,是最古老的一种模式,也是最稳定的模式,适用于访问量不是很大的场景

优点:稳定

缺点:慢,占用资源,不适用于高并发场景

worker:复用的多进程I/O模型,多进程多线程,IIS使用此模型

一个主进程:生成m个子进程,每个子进程负责生个n个线程,每个线程响应一个请求,并发响应请求:m*n

在这里插入图片描述

worker MPM:是一种多进程和多线程混合的模型,有一个控制进程,启动多个子进程,每个子进程里面包含固定的线程,使用线程程来处理请求,当线程不够使用的时候会再启动一个新的子进程,然后在进程里面再启动线程处理请求,由于其使用了线程处理请求,因此可以承受更高的并发。

优点:相比prefork 占用的内存较少,可以同时处理更多的请求

缺点:使用keep-alive的长连接方式,某个线程会一直被占据,即使没有传输数据,也需要一直等待到超时才会被释放。如果过多的线程,被这样占据,也会导致在高并发场景下的无服务线程可用。(该问题在prefork模式下,同样会发生)

event:事件驱动模型(worker模型的变种),CentOS8 默认模型

一个主进程:生成m个子进程,每个子进程负责生个n个线程,每个线程响应一个请求,并发响应请求:m*n,有专门的监控线程来管理这些keep-alive类型的线程,当有真实请求时,将请求传递给服务线程,执行完毕后,又允许释放。这样增强了高并发场景下的请求处理能力

在这里插入图片描述
uevent MPM:Apache中最新的模式,属于事件驱动模型(epoll),每个进程响应多个请求,在现在版本里的已经是稳定可用的模式。它和worker模式很像,最大的区别在于,它解决了keep-alive场景下,长期被占用的线程的资源浪费问题(某些线程因为被keep-alive,空挂在哪里等待,中间几乎没有请求过来,甚至等到超时)。event MPM中,会有一个专门的线程来管理这些keep-alive类型的线程,当有真实请求过来的时候,将请求传递给服务线程,执行完毕后,又允许它释放。这样增强了高并发场景下的请求处理能力

event只在有数据发送的时候才开始建立连接,连接请求才会触发工作线程,即使用了TCP的一个选项,叫做延迟接受连接TCP_DEFER_ACCEPT,加了这个选项后,若客户端只进行TCP连接,不发送请求,则不会触发Accept操作,也就不会触发工作线程去干活,进行了简单的防攻击(TCP连接)

优点:单线程响应多请求,占据更少的内存,高并发下表现更优秀,会有一个专门的线程来管理keep-alive类型的线程,当有真实请求过来的时候,将请求传递给服务线程,执行完毕后,又允许它释放

缺点:没有线程安全控制

httpd-2.4:event 稳定版,centos7 以后默认
httpd-2.2:event 测试版,centos6 默认

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