HTTP 协议中的并发限制及队首阻塞问题

本文转载自HTTP 协议中的并发限制及队首阻塞问题

串行连接

HTTP/0.9 和早期的 HTTP/1.0 协议对 HTTP 请求处理是串行化的。假如一个页面包含 3 个样式文件，同属于一个协议、域名、端口。那么，浏览器一共需要发起四次请求，并且每次只能打开一个 TCP 通道，在一个请求资源完成下载后，立刻断开该连接，再开启一个新的连接去处理队列中的下一个请求。随着页面资源大小、数量的不断扩增，网络延迟时间会不断堆积，用户会面对满屏空白，等待过长时间而失去耐心。

并行连接

为了提高网络的吞吐能力，改进后的 HTTP 协议允许客户端同时打开多个 TCP 连接，并行地请求多个资源，充分利用带宽。通常，每一个连接之间都会有一定延迟，但请求的传输时间是重叠的，总体上时延要比串行连接低很多。考虑到每一个连接都会消耗系统资源，并且服务器需要处理海量的用户并发请求，浏览器会对并发请求数量做一定的限制。即使 RFC 并没有规定具体的限制数量，各浏览器厂商也都会有自己的标准：

• IE 7: 2
• IE 8/9: 6
• IE 10: 8
• IE 11: 13
• Firefox: 6
• Chrome: 6
• Safari: 6
• Opera: 6
• iOS WebView: 6
• Android WebView: 6

持久连接（长连接）

早期的 HTTP 协议对每个请求都占用一个独立的 TCP 连接，这无疑增加了 TCP 的建立连接开销、拥塞控制开销、释放连接开销，改进后的 HTTP/1.0 和 HTTP/1.1（默认）都支持了持久连接。如果一个请求完成后，不会立刻断开连接，而是在一定的时间内保持连接，以便快速处理即将到来的 HTTP 请求，复用同一个 TCP 通道，直到客户端心跳检测失败或服务器连接超时。这个特性可以通过 HTTP 首部 Connection: keep-alive 来激活，客户端也可以发送 Connection: close 来主动关闭连接。所以，我们看到，并行连接和持久连接这两种优化是相辅相成的，并行连接使得首次加载页面可以同时打开多个 TCP 连接，而持久连接保证了后续的请求复用已打开的 TCP 连接，这也是现代 Web 页面的普遍机制。

管道化连接

持久连接让我们可以重用连接来完成多次请求，但它必须满足 FIFO 的队列顺序，必须保证前一个请求成功到达服务器、处理成功并且收到服务器返回的首个字节，才可以发起队列中下一个请求。HTTP 管道允许客户端在同一个 TCP 通道内连续发起多个请求，而不必等待响应，消除了往返延迟时间差。但现实情况由于 HTTP/1.x 协议的限制，不允许数据在一个链路上交错到达（IO 多路复用）。设想一种情况，客户端服务器端同时发送一个 HTML 和多个 CSS 请求，服务器并行处理所有请求，当所有的 CSS 请求处理完成并加入到缓冲队列，却发现 HTML 请求处理遇到问题而无限被挂起，严重时甚至造成缓冲区溢出，这种情况就叫做队首阻塞。因此，这个方案在 HTTP/1.x 协议中并没有被采纳。

队首阻塞并不是 HTTP 中独有的概念，而是在缓存式通信网络交换中的一种普遍现象

总结

1. 对于同一个协议、域名、端口，浏览器允许同时打开个 TCP 连接，一般上限为 6 个。
2. 同一个 TCP 连接允许发起多次 HTTP 请求，但必须等待前一个请求的首个字节响应到达客户端。
3. 由于队首阻塞问题，不允许客户端同时发送队列中所有请求，这个问题在 HTTP/2.0 得已解决。