开始使用 HTTP/2

发表于 5年以前 | 总阅读数：619 次

一直以来，我的博客都在使用 Nginx。但它目前只支持到 SPDY/3.1，也不支持 Server Push，一直是我的一块心病。Nginx 官方说今年年底会增加对 HTTP/2 的支持，还要等好久：

We' re pleased to announce that we plan to release versions of both NGINX and NGINX Plus by the end of 2015 that will include support for HTTP/2. via

为了更好的研究 HTTP/2 的一些新特性，我决定先找个替代品玩一把，等 Nginx 更新了再换回去。这里有一份列表，列出了目前已经支持 HTTP/2 的客户端和服务端。经过比较，我最终选择了 H2O。

H2O 是一个用 C 语言实现的 HTTP Server，非常轻量。详细功能介绍可以去它的官网看，我主要看中了它的这两个特性：

支持 HTTP/2 协议（支持 Server Push）；
对 TLS 的一些安全策略支持得比较好（Forward Secrecy、CHACHA20_POLY1305 加密算法、默认最低支持到 TLSv1、默认开启 OCSP stapling、支持 Session 恢复等）；

H2O 支持的这些 TLS 策略，我在之前的文章里都提到过，这里就不解释了。事实证明，使用了 H2O 之后，在 ssllab 的评级依然能轻松到达 A+。

安装和配置 H2O

H2O 的编译和安装非常简单，参考官网的 Install 说明就能轻松搞定。有一点需要说明下，在执行完 cmake . 之后，可能会提示 libwslay 不存在，如果你不打算让它提供 WebSocket 服务，可以忽略。

H2O 的配置文件采用了 YAML1.1 格式，比较直观。下面列出了本博客所使用的配置：


user: jerry

    error-log: /home/jerry/www/h2o_log/error.log

    hosts:
      "imququ.com":
        listen:
          port: 443
          ssl:
            certificate-file: /home/jerry/ssl/server.crt
            key-file: /home/jerry/ssl/server.key
            dh-file: /home/jerry/ssl/dhparams.pem
            cipher-preference: server
            cipher-suite: CHACHA20 EECDH+AESGCM EDH+AESGCM AES256+EECDH AES256+EDH ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA384 ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256 ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA128 DHE-RSA-AES128-GCM-SHA384 DHE-RSA-AES128-GCM-SHA256 DHE-RSA-AES128-GCM-SHA128 ECDHE-RSA-AES128-SHA384 ECDHE-RSA-AES128-SHA128 ECDHE-RSA-AES128-SHA ECDHE-RSA-AES128-SHA DHE-RSA-AES128-SHA128 DHE-RSA-AES128-SHA128 DHE-RSA-AES128-SHA DHE-RSA-AES128-SHA ECDHE-RSA-DES-CBC3-SHA EDH-RSA-DES-CBC3-SHA AES128-GCM-SHA384 AES128-GCM-SHA128 AES128-SHA128 AES128-SHA128 AES128-SHA AES128-SHA DES-CBC3-SHA HIGH !aNULL !eNULL !EXPORT !DES !MD5 !PSK !RC4
        paths:
          "/":
            proxy.reverse.url: http://127.0.0.1:10000/
            proxy.preserve-host: ON
        access-log:
          path: /home/jerry/www/h2o_log/imququ_com.log
      "www.imququ.com":
        listen:
          port: 443
          ssl:
            certificate-file: /home/jerry/ssl/server.crt
            key-file: /home/jerry/ssl/server.key
            dh-file: /home/jerry/ssl/dhparams.pem
        paths:
          "/":
            file.dir: /home/jerry/www/blog
            redirect:
              status: 301
              url: https://imququ.com/

上面的配置文件比较简单，就不详细介绍了。总之我配置了两个 host，https://www.imququ.com:443 会重定向到 https://imququ.com:443，保证域名的统一。主域又会 proxy 到本地 10000 端口上的 HTTP 服务。

实际上，我的 H2O 背后依然跑着 Nginx，除了证书之外的配置，例如缓存、增加响应头等操作还是通过 Nginx 来完成。这有两个主要原因：

H2O 不支持正则匹配 URL，一些复杂的 rewrite 它搞不定；
H2O 只支持 HTTP/1.x 代理，不支持 FastCGI（注：新版已支持）和 WSGI；

所以，我依然保留了 Nginx，只是把 TLS 配置挪到了 H2O（只能如此，H2O 不能代理 HTTPS）。配置妥当后，这样启动 H2O 服务：


sudo /usr/local/bin/h2o -c ~/www/h2o_conf/www_imququ_com.yaml

一切正常后，通过 Chrome 的 HTTP/2 调试工具，可以看到协议这里已经是最新的 h2 了：

使用 Sever Push

我们都知道 HTTP/2 提供了 Server Push 功能，但服务器怎么知道哪些资源需要推送呢？HTTP/2 标准并没有规定。如何实现 Push 策略的权利交给了 Web Server 以及 Web 应用的开发者。Web Server 可以引入学习机制，自动推断出哪些资源最需要被 Push；也可以跟 Web 应用约定一个机制，让 Web 应用决定 Push 哪些资源。

H2O 实现的是后者：Web 应用可以通过自定义响应头来告诉它要推送的资源。一开始 H2O 支持的头部字段是 x-server- push，新版已经改成了 W3C Preload 文档里提出的 Link 字段。查看我博客的 HTML 响应，会看到这个：


link: </static/css/theme/greyshade_50d9a.css>; rel=preload; as=stylesheet

H2O 看到这个响应头，就知道这个资源需要被推送了。目前 Chrome 的 Network 工具并不能很好地显示 Server Push 过程，推荐使用 chrome://net-internals/#spdy 工具，更直观地查看 Push 过程。以下是访问本博客首页得到的信息（去掉了无关的控制帧）：


t= 5953 [st=    1]  HTTP2_SESSION_SEND_HEADERS   【1】

                        --> fin = true
                        --> :authority: www.imququ.com
                            :method: GET
                            :path: /
                            :scheme: https
                            accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8
                            accept-encoding: gzip, deflate, sdch
                            accept-language: zh-CN,zh;q=0.8,en;q=0.6,en-US;q=0.4,ja;q=0.2,de;q=0.2,zh-TW;q=0.2,cs;q=0.2,pt;q=0.2,ko;q=0.2
                            cache-control: no-cache
                            cookie: [94 bytes were stripped]
                            dnt: 1
                            pragma: no-cache
                            user-agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_10_4) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/43.0.2357.65 Safari/537.36
                        --> priority = 0
                        --> stream_id = 33
                        --> unidirectional = false
    t= 6110 [st=  158]  HTTP2_SESSION_RECV_HEADERS   【2】
                        --> fin = false
                        --> :status: 200
                            content-encoding: gzip
                            content-security-policy: default-src 'self'; script-src 'self' 'unsafe-inline' 'unsafe-eval' https://a.disquscdn.com; img-src 'self' data: https://www.google-analytics.com; style-src 'self' 'unsafe-inline'; frame-src https://disqus.com
                            content-type: text/html; charset=utf-8
                            date: Sat, 06 Jun 2015 16:41:28 GMT
                            link: </static/css/theme/greyshade_50d9a.css>; rel=preload; as=stylesheet
                            server: h2o/1.2.0
                            strict-transport-security: max-age=31536000
                            vary: Accept-Encoding
                            x-cache: HIT from cache.ququ
                            x-content-type-options: nosniff
                            x-frame-options: deny
                        --> stream_id = 33
    t= 6110 [st=  158]  HTTP2_SESSION_RECV_PUSH_PROMISE   【3】
                        --> :authority: www.imququ.com
                            :method: GET
                            :path: /static/css/theme/greyshade_50d9a.css
                            :scheme: https
                            accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8
                            accept-encoding: gzip, deflate, sdch
                            accept-language: zh-CN,zh;q=0.8,en;q=0.6,en-US;q=0.4,ja;q=0.2,de;q=0.2,zh-TW;q=0.2,cs;q=0.2,pt;q=0.2,ko;q=0.2
                            user-agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_10_4) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/43.0.2357.65 Safari/537.36
                        --> id = 33
                        --> promised_stream_id = 6
    t= 6110 [st=  158]  HTTP2_SESSION_RECV_DATA   【4】
                        --> fin = false
                        --> size = 2118
                        --> stream_id = 33
    t= 6110 [st=  158]  HTTP2_SESSION_RECV_DATA   【4】
                        --> fin = false
                        --> size = 1400
                        --> stream_id = 33
    t= 6110 [st=  158]  HTTP2_SESSION_RECV_DATA   【4】
                        --> fin = false
                        --> size = 1400
                        --> stream_id = 33
    t= 6113 [st=  161]  HTTP2_SESSION_RECV_DATA   【4】
                        --> fin = false
                        --> size = 1419
                        --> stream_id = 33
    t= 6113 [st=  161]  HTTP2_SESSION_RECV_DATA   【4】
                        --> fin = true
                        --> size = 0
                        --> stream_id = 33
    t= 6113 [st=  161]  HTTP2_SESSION_RECV_HEADERS   【5】
                        --> fin = false
                        --> :status: 200
                            cache-control: max-age=315360000
                            content-encoding: gzip
                            content-type: text/css
                            date: Sat, 06 Jun 2015 16:41:28 GMT
                            etag: W/"5572e176-3ce9"
                            expires: Thu, 31 Dec 2037 23:55:55 GMT
                            last-modified: Sat, 06 Jun 2015 12:03:02 GMT
                            server: h2o/1.2.0
                            vary: Accept-Encoding
                            x-http2-pushed: 1
                        --> stream_id = 6
    t= 6113 [st=  161]  HTTP2_SESSION_RECV_DATA   【6】
                        --> fin = false
                        --> size = 2712
                        --> stream_id = 6
    t= 6113 [st=  161]  HTTP2_SESSION_RECV_DATA   【6】
                        --> fin = false
                        --> size = 1400
                        --> stream_id = 6
    t= 6263 [st=  311]  HTTP2_SESSION_RECV_DATA   【6】
                        --> fin = false
                        --> size = 2376
                        --> stream_id = 6
    t= 6263 [st=  311]  HTTP2_SESSION_RECV_DATA   【6】
                        --> fin = true
                        --> size = 0
                        --> stream_id = 6

下面解释一下这段日志的具体含义：

【1】[stream_id 33]：客户端发送页面请求头，路径是 /。fin = true 表示后面没有数据帧了（GET 请求没有正文）；
【2】[stream_id 33]：服务端发送针对 / 的响应头，fin = false 表示后面还有数据帧（响应正文）；
【3】[stream_id 33]：服务端发送针对 css 资源的 PUSH PROMISE，并且指定这个资源将在 id 为 6 的流上传输；
【4】[stream_id 33]：服务端继续发送 / 的响应正文，直到最后一个帧的 fin 标记为 true，表示传完了；
【5】[stream_id 6]：服务端发送针对 css 资源的响应头；
【6】[stream_id 6]：服务端继续发送 css 的响应正文；

通过上面的推送流程说明，可以清晰地看出：客户端只请求了页面，服务端除了在原有流上返回页面响应，还创建了新流用来推送其他资源，这就是 Server Push 的核心。这里有几点需要再说明下：

由客户端发起的流，stream id 是奇数，服务端发起的则是偶数；
服务端的 PUSH PROMISE 需要在返回页面正文之前发送，避免客户端出现竞态条件（如上例，【3】必须在【4】之前）；
服务器必须遵循请求 - 响应机制，借着对请求的响应推送资源。也就是说，服务器并不能无缘无故推送流；

之前的文章中我提到过，Server Push 相对于将资源内联，好处是可以利用浏览器缓存。那在资源已经被缓存的情况下，再访问页面会怎样呢？


t=  157 [st=  146]  HTTP2_SESSION_SEND_RST_STREAM

                        --> description = "Received duplicate pushed stream with url: https://imququ.com/static/css/theme/greyshade_50d9a.css"
                        --> status = 1
                        --> stream_id = 8

可以看到，如果服务端想要推送的资源本地已经缓存过，客户端会发送 RST_STREAM 告诉服务端不要再传了。不过根据我的观察，H2O 服务端在收到 RST_STREAM 之前，已经发出了资源，造成了流量的浪费。具体原因，我正在向 H2O 作者求证（结论见这里）。

本文就写到这里，下次介绍如何让 ThinkJS 输出 H2O 所能识别的 Server Push 响应头。