nghttp2库源码解析及客户端实现

HTTP/2 是 HTTP 协议的重大升级，提供了更高效的传输性能和更好的用户体验。nghttp2 是一个非常流行的 HTTP/2 实现库，本文将通过解析 nghttp2 的源码以及实现一个简单的客户端示例，帮助读者深入理解 HTTP/2。

一、HTTP/2 基本概念

HTTP/2 引入了多个新特性来提升性能，包括：

1. 二进制分帧层：将数据分为帧，帧再组成消息，简化了数据解析。
2. 多路复用：在一个连接上同时发送多个请求和响应，消除队头阻塞问题。
3. 头部压缩：使用 HPACK 压缩算法减少头部大小。
4. 服务器推送：服务器可以主动向客户端推送资源，而无需客户端请求。

二、nghttp2 概述

nghttp2 是一个用 C 语言编写的高性能 HTTP/2 库，提供了客户端、服务器和代理的实现。它包括以下几个主要组件：

• libnghttp2：核心库，实现了 HTTP/2 协议。
• nghttpx：基于 nghttp2 的高性能代理。
• nghttp：命令行客户端工具。

三、nghttp2 源码解析

nghttp2 的源码结构清晰，主要包括以下目录：

• src/ ：包含核心实现代码。
• lib/ ：库文件。
• tests/ ：单元测试。

我们重点关注 lib/nghttp2 目录下的文件，其中包含了 HTTP/2 协议的核心实现。

1. 初始化与配置

在 nghttp2 的初始化过程中，首先会创建会话并设置相关参数。以下是 nghttp2_session_client_new 函数的简化版：

int nghttp2_session_client_new(nghttp2_session **session_ptr,
                               const nghttp2_session_callbacks *callbacks,
                               void *user_data) {
    return nghttp2_session_new(session_ptr, callbacks, user_data,
                               NGHTTP2_CLIENT);
}
​

解释：
该函数创建一个新的 HTTP/2 客户端会话，接受回调函数和用户数据作为参数，并调用 nghttp2_session_new 函数完成实际的初始化工作。

2. 发送请求

发送请求时，会使用 nghttp2_submit_request 函数，该函数接受会话、优先级、头部和数据回调等参数：

int nghttp2_submit_request(nghttp2_session *session,
                           const nghttp2_priority_spec *pri_spec,
                           const nghttp2_nv *nva, size_t nvlen,
                           const nghttp2_data_provider *data_prd,
                           void *stream_user_data) {
    // 实现代码
}
​

解释：
nghttp2_submit_request 函数向服务器发送 HTTP/2 请求。nva 是头部数组，data_prd 是数据提供者，用于提供请求体数据。

3. 处理响应

处理响应时，会使用 nghttp2_session_mem_recv 函数，该函数从缓冲区中读取数据并解析：

ssize_t nghttp2_session_mem_recv(nghttp2_session *session,
                                 const uint8_t *in, size_t inlen) {
    // 实现代码
}
​

解释：
nghttp2_session_mem_recv 函数从输入缓冲区 in 中读取数据，并将其交给 nghttp2 会话进行处理。

四、客户端实现示例

下面是一个简单的 HTTP/2 客户端示例，使用 nghttp2 库发送请求并处理响应。

示例代码：

#include 
#include 
#include 
#include 

// 回调函数，用于处理响应数据
static int on_data_chunk_recv_callback(nghttp2_session *session, uint8_t flags,
                                       int32_t stream_id, const uint8_t *data,
                                       size_t len, void *user_data) {
    fwrite(data, 1, len, stdout);
    return 0;
}

int main(int argc, char **argv) {
    nghttp2_session_callbacks *callbacks;
    nghttp2_session *session;
    nghttp2_nv nva[] = {
        MAKE_NV(":method", "GET"),
        MAKE_NV(":path", "/"),
        MAKE_NV(":scheme", "https"),
        MAKE_NV(":authority", "example.com")
    };

    // 初始化回调函数
    nghttp2_session_callbacks_new(&callbacks);
    nghttp2_session_callbacks_set_on_data_chunk_recv_callback(
        callbacks, on_data_chunk_recv_callback);

    // 创建会话
    nghttp2_session_client_new(&session, callbacks, NULL);

    // 发送请求
    nghttp2_submit_request(session, NULL, nva, sizeof(nva) / sizeof(nva[0]),
                           NULL, NULL);

    // 处理响应
    uint8_t buffer[4096];
    ssize_t read_len = read(STDIN_FILENO, buffer, sizeof(buffer));
    nghttp2_session_mem_recv(session, buffer, read_len);

    // 清理资源
    nghttp2_session_del(session);
    nghttp2_session_callbacks_del(callbacks);

    return 0;
}
​

解释：

1. 回调函数：on_data_chunk_recv_callback 用于处理接收到的响应数据。
2. 会话初始化：通过 nghttp2_session_client_new 创建一个新的客户端会话。
3. 发送请求：使用 nghttp2_submit_request 发送 GET 请求。
4. 处理响应：从标准输入读取数据，并通过 nghttp2_session_mem_recv 处理。