理解HTTP之keep-alive

Posted 2020-10-30 jtlgb

理解HTTP之keep-alive

在前面一篇文章中讲了TCP的keepalive，这篇文章再讲讲HTTP层面keep-alive。两种keepalive在拼写上面就是不一样的，只是发音一样，于是乎大家就都迷茫了。HTTP层面的keep-alive是我们接触比较多的，也是大家平时口头上的"keepalive"。下面我们就来谈谈HTTP的keep-alive

短连接&长连接&并行连接

再说keep-alive之前，先说说HTTP的短连接&长连接。

• 短连接

  所谓短连接，就是每次请求一个资源就建立连接，请求完成后连接立马关闭。每次请求都经过“创建tcp连接->请求资源->响应资源->释放连接”这样的过程

• 长连接

  所谓长连接(persistent connection)，就是只建立一次连接，多次资源请求都复用该连接，完成后关闭。要请求一个页面上的十张图，只需要建立一次tcp连接，然后依次请求十张图，等待资源响应，释放连接。

• 并行连接

  所谓并行连接(multiple connections)，其实就是并发的短连接。
  

keep-alive

具体client和server要从短连接到长连接最简单演变需要做如下改进:

1. client发出的HTTP请求头需要增加Connection:keep-alive字段
2. Web-Server端要能识别Connection:keep-alive字段，并且在http的response里指定Connection:keep-alive字段，告诉client，我能提供keep-alive服务，并且"应允"client我暂时不会关闭socket连接

在HTTP/1.0里，为了实现client到web-server能支持长连接，必须在HTTP请求头里显示指定

Connection:keep-alive

在HTTP/1.1里，就默认是开启了keep-alive，要关闭keep-alive需要在HTTP请求头里显示指定

Connection:close

现在大多数浏览器都默认是使用HTTP/1.1，所以keep-alive都是默认打开的。一旦client和server达成协议，那么长连接就建立好了。

接下来client就给server发送http请求，继续上面的例子:请求十张图片。如果每次"请求->响应"都是独立的，那还好，10张图片的内容都是独立的。但是如果pipeline模式，上一个请求还没响应，下一个请求就发出，这样并发地发出10个请求，对于10个response client要怎么区分呢？而HTTP协议又是没有办法区分的，所以这种情况下必须要求server端地响应是顺序的，通过Conten-Length区分每次请求，这还只是针对静态资源，那对于动态资源无法预知页面大小的情况呢？我还没有深入研究，可以查看https://www.byvoid.com/blog/http-keep-alive-header

另外注意: 指定keep-alive是一种client和server端尽可能需要满足的约定，client和server可以在任意时刻都关闭keep-alive，彼此都不应该受影响。

nginx keepa-alive配置

具体到Nginx的HTTP层的keepalive配置有

• keepalive_timeout

    Syntax: keepalive_timeout timeout [header_timeout];
    Default:    keepalive_timeout 75s;
    Context:    http, server, location

The first parameter sets a timeout during which a keep-alive client connection will stay open on the server side. The zero value disables keep-alive client connections. The optional second parameter sets a value in the “Keep-Alive: timeout=time” response header field. Two parameters may differ.

• keepalive_requests

    Syntax: keepalive_requests number;
    Default:    keepalive_requests 100;
    Context:    http, server, location

Sets the maximum number of requests that can be served through one keep-alive connection. After the maximum number of requests are made, the connection is closed.

可以看看Nginx的关于 keepalive_timeout 是实现

./src/http/ngx_http_request.c

static void
ngx_http_finalize_connection(ngx_http_request_t *r){
...
    if (!ngx_terminate
         && !ngx_exiting
         && r->keepalive
         && clcf->keepalive_timeout > 0)
    {
        ngx_http_set_keepalive(r);
        return;
    }
...
}


static void
ngx_http_set_keepalive(ngx_http_request_t *r){

    //如果发现是pipeline请求，判断条件是缓存区里有N和N+1个请求同时存在
    if (b->pos < b->last) {

        /* the pipelined request */
    }
    // 本次请求已经结束，开始释放request对象资源
    r->keepalive = 0;

    ngx_http_free_request(r, 0);

    c->data = hc;

    // 如果尝试读取keep-alive的socket返回值不对，可能是客户端close了。那么就关闭socket
    if (ngx_handle_read_event(rev, 0) != NGX_OK) {
        ngx_http_close_connection(c);
        return;
    }

    //开始正式处理pipeline
    ...

    rev->handler = ngx_http_keepalive_handler;
    ...
    // 设置了一个定时器，触发时间是keepalive_timeout的设置
    ngx_add_timer(rev, clcf->keepalive_timeout);

    ...

}


static void
ngx_http_keepalive_handler(ngx_event_t *rev){

    // 发现超时则关闭socket
    if (rev->timedout || c->close) {
        ngx_http_close_connection(c);
        return;
    }

    // 读取keep-alive设置从socket
    n = c->recv(c, b->last, size);
    if (n == NGX_AGAIN) {
        if (ngx_handle_read_event(rev, 0) != NGX_OK) {
            ngx_http_close_connection(c);
            return;
        }
        ...
    }

    //此处尚有疑惑？
    ngx_reusable_connection(c, 0);

    c->data = ngx_http_create_request(c);
    // 删除定时器
    ngx_del_timer(rev);
    // 重新开始处理请求
    rev->handler = ngx_http_process_request_line;
    ngx_http_process_request_line(rev);
}