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HTTP长连接说明

最近更新时间:2019-07-01 15:03:27

目前腾讯云负载均衡对七层负载均衡的 HTTP 长连接配置,可设置为默认值75s,用户可对不同的负载均衡实例进行自定义配置。下面将为您介绍 HTTP 长连接和短连接。

HTTP 协议与 TCP/IP 协议的关系

HTTP 的长连接和短连接本质上是 TCP 长连接和短连接。HTTP 属于应用层协议,在传输层使用 TCP 协议,在网络层使用 IP 协议。 IP 协议主要解决网络路由和寻址问题,TCP 协议主要解决如何在 IP 层之上可靠地传递数据包,使得网络上接收端收到发送端所发出的所有包,并且顺序与发送顺序一致。TCP 协议是可靠的、面向连接的。

如何理解 HTTP 协议是无状态的

HTTP 协议是无状态的,指的是协议对于事务处理没有记忆能力,服务器不知道客户端是什么状态。也就是说,打开一个服务器上的网页和上一次打开这个服务器上的网页之间没有任何联系。HTTP 是一个无状态的面向连接的协议,无状态不代表 HTTP 不能保持 TCP 连接,更不能代表 HTTP 使用的是 UDP 协议(无连接)。

什么是长连接、短连接

在 HTTP/1.0 中默认使用短连接。也就是说,客户端和服务器每进行一次 HTTP 操作,就建立一次连接,任务结束就中断连接。当客户端浏览器访问的某个 HTML 或其他类型的 Web 页中包含有其他的 Web 资源(如 JavaScript 文件、图像文件、CSS 文件等),每遇到这样一个 Web 资源,浏览器就会重新建立一个 HTTP 会话。

而从 HTTP/1.1 起,默认使用长连接,用以保持连接特性。使用长连接的 HTTP 协议,会在响应头加入这行代码:

Connection:keep-alive

在使用长连接的情况下,当一个网页打开完成后,客户端和服务器之间用于传输 HTTP 数据的 TCP 连接不会关闭,客户端再次访问这个服务器时,会继续使用这一条已经建立的连接。Keep-Alive 不会永久保持连接,它有一个保持时间,可以在不同的服务器软件(如 Apache)中设定这个时间。实现长连接需要客户端和服务端都支持长连接。

HTTP 协议的长连接和短连接,实质上是 TCP 协议的长连接和短连接。

TCP 连接

当网络通信时采用 TCP 协议时,在真正的读写操作之前,客户端与服务器端之间必须建立一个连接,当读写操作完成后,双方不再需要这个连接时可以释放这个连接。连接的建立依靠“三次握手”,而释放则需要“四次握手”,所以每个连接的建立都是需要资源消耗和时间消耗的。

经典的三次握手建立连接示意图:

经典的四次握手关闭连接示意图:

TCP 短连接

模拟一下 TCP 短连接的情况:client 向 server 发起连接请求,server 接到请求,然后双方建立连接。client 向 server 发送消息,server 回应 client,然后一次请求就完成了。这时候双方任意都可以发起 close 操作,不过一般都是 client 先发起 close 操作。上述可知,短连接一般只会在 client/server 间传递一次请求操作。

短连接的优点是:管理起来比较简单,存在的连接都是有用的连接,不需要额外的控制手段。

TCP 长连接

我们再模拟一下长连接的情况:client 向 server 发起连接,server 接受 client 连接,双方建立连接,client 与 server 完成一次请求后,它们之间的连接并不会主动关闭,后续的读写操作会继续使用这个连接。

TCP 的保活功能主要为服务器应用提供。如果客户端已经消失而连接未断开,则会使得服务器上保留一个半开放的连接,而服务器又在等待来自客户端的数据,此时服务器将永远等待客户端的数据。保活功能就是试图在服务器端检测到这种半开放的连接。

如果一个给定的连接在两小时内没有任何动作,服务器就向客户发送一个探测报文段,根据客户端主机响应探测4个客户端状态:

  • 客户主机依然正常运行,且服务器可达。此时客户的 TCP 响应正常,服务器将保活定时器复位。
  • 客户主机已经崩溃,并且关闭或者正在重新启动。上述情况下客户端都不能响应 TCP。服务端将无法收到客户端对探测的响应。服务器总共发送10个这样的探测,每个间隔75秒。若服务器没有收到任何一个响应,它就认为客户端已经关闭并终止连接。
  • 客户端崩溃并已经重新启动。服务器将收到一个对其保活探测的响应,这个响应是一个复位,使得服务器终止这个连接。
  • 客户机正常运行,但是服务器不可达。这种情况与第二种状态类似。

长连接和短连接的优点和缺点

由上可以看出,长连接可以省去较多的 TCP 建立和关闭的操作,减少浪费,节约时间。对于频繁请求资源的客户端适合使用长连接。在长连接的应用场景下,client 端一般不会主动关闭连接,当 client 与 server 之间的连接一直不关闭,随着客户端连接越来越多,server 会保持过多连接。这时候 server 端需要采取一些策略,如关闭一些长时间没有请求发生的连接,这样可以避免一些恶意连接导致 server 端服务受损;如果条件允许则可以限制每个客户端的最大长连接数,这样可以完全避免恶意的客户端拖垮整体后端服务。

短连接对于服务器来说管理较为简单,存在的连接都是有用的连接,不需要额外的控制手段。但如果客户请求频繁,将在 TCP 的建立和关闭操作上浪费较多时间和带宽。

长连接和短连接的产生在于 client 和 server 采取的关闭策略。不同的应用场景适合采用不同的策略。