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HTTP协议头部和keep-alive模式详解

本文于1008天之前发表,文中内容可能已经过时。

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1. 什么是Keep-Alive模式?

我们知道HTTP协议采用“请求 - 应答” 模式,当使用普通模式,即非KeepAlive模式时,每个请求/应答客户和服务端都要新建一个连接。
完成之后立即断开连接,(HTTP协议无连接的协议);当使用keep-ALive模式(又称为持久连接,连接重用)时,keep-Alive功能时客户端到服务器的连接持续有效,当出现对服务器的后续请求时,keep-alive功能避免建立或者重新建立连接。

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http 1.0中默认是关闭的,需要在http头加入”Connection: Keep-Alive”,才能启用Keep-Alive;http 1.1中默认启用Keep-Alive,如果加入”Connection: close “,才关闭。目前大部分浏览器都是用http1.1协议,也就是说默认都会发起Keep-Alive的连接请求了,所以是否能完成一个完整的Keep- Alive连接就看服务器设置情况。

2. 启用Keep-Alive的优点

从上面的分析来看,启用Keep-Alive模式肯定更高效,性能更高。因为避免了建立/释放连接的开销。

RFC 2616 (P47)还指出:单用户客户端与任何服务器或代理之间的连接数不应该超过2个。一个代理与其它服务器或代码之间应该使用不超过2 * N的活跃并发连接。这是为了提高HTTP响应时间,避免拥塞(冗余的连接并不能代码执行性能的提升)。

3. 回到我们的问题(即如何判断消息内容/长度的大小?)

Keep-Alive模式,客户端如何判断请求所得到的响应数据已经接收完成(或者说如何知道服务器已经发生完了数据)?我们已经知道 了,Keep-Alive模式发送玩数据HTTP服务器不会自动断开连接,所有不能再使用返回EOF(-1)来判断(当然你一定要这样使用也没有办法,可 以想象那效率是何等的低)!下面我介绍两种来判断方法。

3.1、使用消息首部字段Conent-Length
故名思意,Conent-Length表示实体内容长度,客户端(服务器)可以根据这个值来判断数据是否接收完成。但是如果消息中没有Conent-Length,那该如何来判断呢?又在什么情况下会没有Conent-Length呢?请继续往下看……

3.2、使用消息首部字段Transfer-Encoding
当客户端向服务器请求一个静态页面或者一张图片时,服务器可以很清楚的知道内容大小,然后通过Content-length消息首部字段告诉客户端 需要接收多少数据。但是如果是动态页面等时,服务器是不可能预先知道内容大小,这时就可以使用Transfer-Encoding:chunk模式来传输 数据了。即如果要一边产生数据,一边发给客户端,服务器就需要使用”Transfer-Encoding: chunked”这样的方式来代替Content-Length。

chunk编码将数据分成一块一块的发生。Chunked编码将使用若干个Chunk串连而成,由一个标明长度为0 的chunk标示结束。每个Chunk分为头部和正文两部分,头部内容指定正文的字符总数(十六进制的数字 )和数量单位(一般不写),正文部分就是指定长度的实际内容,两部分之间用回车换行(CRLF) 隔开。在最后一个长度为0的Chunk中的内容是称为footer的内容,是一些附加的Header信息(通常可以直接忽略)。

4. 消息长度的总结

其实,上面2中方法都可以归纳为是如何判断http消息的大小、消息的数量。RFC 2616 对 消息的长度总结如下:一个消息的transfer-length(传输长度)是指消息中的message-body(消息体)的长度。当应用了 transfer-coding(传输编码),每个消息中的message-body(消息体)的长度(transfer-length)由以下几种情况 决定(优先级由高到低):
任何不含有消息体的消息(如1XXX、204、304等响应消息和任何头(HEAD,首部)请求的响应消息),总是由一个空行(CLRF)结束。
如果出现了Transfer-Encoding头字段 并且值为非“identity”,那么transfer-length由“chunked” 传输编码定义,除非消息由于关闭连接而终止。
如果出现了Content-Length头字段,它的值表示entity-length(实体长度)和transfer-length(传输长 度)。如果这两个长度的大小不一样(i.e.设置了Transfer-Encoding头字段),那么将不能发送Content-Length头字段。并 且如果同时收到了Transfer-Encoding字段和Content-Length头字段,那么必须忽略Content-Length字段。
如果消息使用媒体类型“multipart/byteranges”,并且transfer-length 没有另外指定,那么这种自定界(self-delimiting)媒体类型定义transfer-length 。除非发送者知道接收者能够解析该类型,否则不能使用该类型。
由服务器关闭连接确定消息长度。(注意:关闭连接不能用于确定请求消息的结束,因为服务器不能再发响应消息给客户端了。)
为了兼容HTTP/1.0应用程序,HTTP/1.1的请求消息体中必须包含一个合法的Content-Length头字段,除非知道服务器兼容 HTTP/1.1。一个请求包含消息体,并且Content-Length字段没有给定,如果不能判断消息的长度,服务器应该用用400 (bad request) 来响应;或者服务器坚持希望收到一个合法的Content-Length字段,用 411 (length required)来响应。

所有HTTP/1.1的接收者应用程序必须接受“chunked” transfer-coding (传输编码),因此当不能事先知道消息的长度,允许使用这种机制来传输消息。消息不应该够同时包含 Content-Length头字段和non-identity transfer-coding。如果一个消息同时包含non-identity transfer-coding和Content-Length ,必须忽略Content-Length 。

5、HTTP头字段总结

最后我总结下HTTP协议的头部字段。
1、 Accept:告诉WEB服务器自己接受什么介质类型,/ 表示任何类型,type/* 表示该类型下的所有子类型,type/sub-type。
2、 Accept-Charset: 浏览器申明自己接收的字符集 Accept-Encoding: 浏览器申明自己接收的编码方法,通常指定压缩方法,是否支持压缩,支持什么压缩方法(gzip,deflate) Accept-Language:浏览器申明自己接收的语言 语言跟字符集的区别:中文是语言,中文有多种字符集,比如big5,gb2312,gbk等等。
3、 Accept-Ranges:WEB服务器表明自己是否接受获取其某个实体的一部分(比如文件的一部分)的请求。bytes:表示接受,none:表示不接受。
4、 Age:当代理服务器用自己缓存的实体去响应请求时,用该头部表明该实体从产生到现在经过多长时间了。
5、 Authorization:当客户端接收到来自WEB服务器的 WWW-Authenticate 响应时,用该头部来回应自己的身份验证信息给WEB服务器。
6、 Cache-Control:请求:no-cache(不要缓存的实体,要求现在从WEB服务器去取) max-age:(只接受 Age 值小于 max-age 值,并且没有过期的对象) max-stale:(可以接受过去的对象,但是过期时间必须小于 max-stale 值) min-fresh:(接受其新鲜生命期大于其当前 Age 跟 min-fresh 值之和的缓存对象) 响应:public(可以用 Cached 内容回应任何用户) private(只能用缓存内容回应先前请求该内容的那个用户) no-cache(可以缓存,但是只有在跟WEB服务器验证了其有效后,才能返回给客户端) max-age:(本响应包含的对象的过期时间) ALL: no-store(不允许缓存)
7、 Connection:请求:close(告诉WEB服务器或者代理服务器,在完成本次请求的响应后,断开连接,不要等待本次连接的后续请求了)。 keepalive(告诉WEB服务器或者代理服务器,在完成本次请求的响应后,保持连接,等待本次连接的后续请求)。 响应:close(连接已经关闭)。 keepalive(连接保持着,在等待本次连接的后续请求)。 Keep-Alive:如果浏览器请求保持连接,则该头部表明希望 WEB 服务器保持连接多长时间(秒)。例如:Keep-Alive:300
8、 Content-Encoding:WEB服务器表明自己使用了什么压缩方法(gzip,deflate)压缩响应中的对象。例如:Content-Encoding:gzip
9、Content-Language:WEB 服务器告诉浏览器自己响应的对象的语言。
10、Content-Length: WEB 服务器告诉浏览器自己响应的对象的长度。例如:Content-Length: 26012
11、Content-Range: WEB 服务器表明该响应包含的部分对象为整个对象的哪个部分。例如:Content-Range: bytes 21010-47021/47022
12、Content-Type: WEB 服务器告诉浏览器自己响应的对象的类型。例如:Content-Type:application/xml
13、ETag:就是一个对象(比如URL)的标志值,就一个对象而言,比如一个 html 文件,如果被修改了,其 Etag 也会别修改,所以ETag 的作用跟 Last-Modified 的作用差不多,主要供 WEB 服务器判断一个对象是否改变了。比如前一次请求某个 html 文件时,获得了其 ETag,当这次又请求这个文件时,浏览器就会把先前获得的 ETag 值发送给WEB 服务器,然后 WEB 服务器会把这个 ETag 跟该文件的当前 ETag 进行对比,然后就知道这个文件有没有改变了。
14、 Expired:WEB服务器表明该实体将在什么时候过期,对于过期了的对象,只有在跟WEB服务器验证了其有效性后,才能用来响应客户请求。是 HTTP/1.0 的头部。例如:Expires:Sat, 23 May 2009 10:02:12 GMT
15、 Host:客户端指定自己想访问的WEB服务器的域名/IP 地址和端口号。例如:Host:rss.sina.com.cn
16、 If-Match:如果对象的 ETag 没有改变,其实也就意味著对象没有改变,才执行请求的动作。
17、 If-None-Match:如果对象的 ETag 改变了,其实也就意味著对象也改变了,才执行请求的动作。
18、 If-Modified-Since:如果请求的对象在该头部指定的时间之后修改了,才执行请求的动作(比如返回对象),否则返回代码304,告诉浏览器 该对象没有修改。例如:If-Modified-Since:Thu, 10 Apr 2008 09:14:42 GMT
19、 If-Unmodified-Since:如果请求的对象在该头部指定的时间之后没修改过,才执行请求的动作(比如返回对象)。
20、 If-Range:浏览器告诉 WEB 服务器,如果我请求的对象没有改变,就把我缺少的部分给我,如果对象改变了,就把整个对象给我。浏览器通过发送请求对象的 ETag 或者 自己所知道的最后修改时间给 WEB 服务器,让其判断对象是否改变了。总是跟 Range 头部一起使用。
21、 Last-Modified:WEB 服务器认为对象的最后修改时间,比如文件的最后修改时间,动态页面的最后产生时间等等。例如:Last-Modified:Tue, 06 May 2008 02:42:43 GMT
22、 Location:WEB 服务器告诉浏览器,试图访问的对象已经被移到别的位置了,到该头部指定的位置去取。例如:Location:http://i0.sinaimg.cn/dy/deco/2008/0528/sinahome_0803_ws_005_text_0.gif
23、 Pramga:主要使用 Pramga: no-cache,相当于 Cache-Control: no-cache。例如:Pragma:no-cache
24、 Proxy-Authenticate: 代理服务器响应浏览器,要求其提供代理身份验证信息。Proxy-Authorization:浏览器响应代理服务器的身份验证请求,提供自己的身份信息。
25、 Range:浏览器(比如 Flashget 多线程下载时)告诉 WEB 服务器自己想取对象的哪部分。例如:Range: bytes=1173546-
26、 Referer:浏览器向 WEB 服务器表明自己是从哪个 网页/URL 获得/点击 当前请求中的网址/URL。例如:Referer:http://www.sina.com/
27、 Server: WEB 服务器表明自己是什么软件及版本等信息。例如:Server:Apache/2.0.61 (Unix)
28、 User-Agent: 浏览器表明自己的身份(是哪种浏览器)。例如:User-Agent:Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 5.1; zh-CN; rv:1.8.1.14) Gecko/20080404 Firefox/2、0、0、14
29、 Transfer-Encoding: WEB 服务器表明自己对本响应消息体(不是消息体里面的对象)作了怎样的编码,比如是否分块(chunked)。例如:Transfer-Encoding: chunked
30、 Vary: WEB服务器用该头部的内容告诉 Cache 服务器,在什么条件下才能用本响应所返回的对象响应后续的请求。假如源WEB服务器在接到第一个请求消息时,其响应消息的头部为:Content- Encoding: gzip; Vary: Content-Encoding那么 Cache 服务器会分析后续请求消息的头部,检查其 Accept-Encoding,是否跟先前响应的 Vary 头部值一致,即是否使用相同的内容编码方法,这样就可以防止 Cache 服务器用自己 Cache 里面压缩后的实体响应给不具备解压能力的浏览器。例如:Vary:Accept-Encoding
31、 Via: 列出从客户端到 OCS 或者相反方向的响应经过了哪些代理服务器,他们用什么协议(和版本)发送的请求。当客户端请求到达第一个代理服务器时,该服务器会在自己发出的请求里面添 加 Via 头部,并填上自己的相关信息,当下一个代理服务器收到第一个代理服务器的请求时,会在自己发出的请求里面复制前一个代理服务器的请求的Via 头部,并把自己的相关信息加到后面,以此类推,当 OCS 收到最后一个代理服务器的请求时,检查 Via 头部,就知道该请求所经过的路由。例如:Via:1.0 236.D0707195.sina.com.cn:80 (squid/2.6.STABLE13)