深入 HTTP2（帧，消息，流）

http2 协议简介

h2 专注于性能，最大的目标在于用户和网站之间只用一条连接。其h2 的推出并没有改变http1.1 的基本语义。h2的目的是响应复用，头部压缩来提高极致的性能。
其特性在 之前的文章中也做过介绍 https://www.jianshu.com/p/3ea9b33c4678

核心概念

• 连接 Connection ：1个TCP连接包含多个Stream。
• 数据流 Stream ：一个双向通讯数据流，包含1条或多条 message。
• 消息 Message ：对应HTTP/1 中的请求或者响应，包含一个或者多条 Frame
• 数据帧 ： 最小单位，以二进制压缩格式存放 HTTP/1 中的内容。
  
  

  http2
  
  一个消息是由 Headers 帧和DATA 帧组成的。
  
  

  消息的组成
  
  流，消息，帧 之间的关系
  
  

  流，消息，帧 之间的关系

抓包可以看到 1号 Stream 流 传递了 一个 GET 请求。1号 Stream 流也进行了回复（HEADER+DATA）

http2抓包

在一条 Connection 中，不同的流可以穿插传递，但是同一条流的达到顺序必须是有序的，比如1号流，流内的 帧必须有序。
这就是传输中无序，接收时组装。

多路复用

帧格式

每个帧标准为9个字节 （可理解为帧头）

帧格式

帧中指明了其所属于哪一个 Stream流 （Stream Identifier）其占了31 位。
由此可见，一个帧中最重要的就是 Stream Id 了。其余的内容为

• Length : 代表整个 frame 的长度，用一个 24 位无符号整数表示
• Type : 定义 frame 的类型。帧类型决定了帧主体的格式和语义，如果 type 为 unknown 应该忽略或抛弃。
• Flags :是为帧类型相关而预留的布尔标识。标识对于不同的帧类型赋予了不同的语义。
• R: 是一个保留的比特位。这个比特的语义没有定义，发送时它必须被设置为 (0x0), 接收时需要忽略。
• Frame Payload : 是主体内容，由帧类型决定

下图为wireshark中抓取的帧，上述的帧格式可以对比找到

wireshark中的帧

正是将每一个帧关联到流上。才实现了多路复用。这个多路复用指的是很多个流之间的帧随意穿插。比如客户端收到 1流的 1 帧，又收到了 2流的3帧，再收到了3流的4帧，1流的2帧，1流的3帧，3流的5帧。
注意。相同的流之内，其帧必须是按顺序的。
看一下下面的图。还是之前的抓包图

http2抓包

有没有发现除了 0 帧之外，为什么没有偶数帧？1，3，5 。。。
这就是因为 由客户端发起的连接，必须是奇数流。服务端发起的必须是偶数流
一般服务端推送算作是服务端发起的连接，也就会出现偶数流了。

要想实现并发，其实就是建立多个流。因为单个流因为必须顺序发送，所以没有办法做到并发。

• 流状态管理的约束性规定
  • 新建立的流ID必须大于曾经建立过状态为opened 或者 reserved 的流ID。
  • 在新建立的流ID发送帧时，意味着更小ID为idle的流就必须置为closed了。
  • Stream ID 不能复用，长连接耗尽的ID，只能通过重新建立TCP连接了。

Stream ID 为 0 的帧 是 控制帧，如setting，window_update，ping等帧。