一文詳談HTTP協(xié)議的長(zhǎng)連接和短連接

HTTP長(zhǎng)連接和短連接

1.HTTP協(xié)議與TCP/IP協(xié)議的關(guān)系

HTTP的長(zhǎng)連接和短連接本質(zhì)上是TCP長(zhǎng)連接和短連接。HTTP屬于應(yīng)用層協(xié)議，在傳輸層使用TCP協(xié)議，在網(wǎng)絡(luò)層使用IP協(xié)議。IP協(xié)議主要解決網(wǎng)絡(luò)路由和尋址問(wèn)題，TCP協(xié)議主要解決如何在IP層之上可靠的傳遞數(shù)據(jù)包，使在網(wǎng)絡(luò)上的另一端收到發(fā)端發(fā)出的所有包，并且順序與發(fā)出順序一致。TCP有可靠，面向連接的特點(diǎn)。

2.如何理解HTTP協(xié)議是無(wú)狀態(tài)的

HTTP協(xié)議是無(wú)狀態(tài)的，指的是協(xié)議對(duì)于事務(wù)處理沒有記憶能力，服務(wù)器不知道客戶端是什么狀態(tài)。也就是說(shuō)，打開一個(gè)服務(wù)器上的網(wǎng)頁(yè)和你之前打開這個(gè)服務(wù)器上的網(wǎng)頁(yè)之間沒有任何聯(lián)系。HTTP是一個(gè)無(wú)狀態(tài)的面向連接的協(xié)議，無(wú)狀態(tài)不代表HTTP不能保持TCP連接，更不能代表HTTP使用的是UDP協(xié)議（無(wú)連接）。

3.什么是長(zhǎng)連接、短連接？

在HTTP/1.0中，默認(rèn)使用的是短連接。也就是說(shuō)，瀏覽器和服務(wù)器每進(jìn)行一次HTTP操作，就建立一次連接，但任務(wù)結(jié)束就中斷連接。如果客戶端瀏覽器訪問(wèn)的某個(gè)HTML或其他類型的 Web頁(yè)中包含有其他的Web資源，如JavaScript文件、圖像文件、CSS文件等；當(dāng)瀏覽器每遇到這樣一個(gè)Web資源，就會(huì)建立一個(gè)HTTP會(huì)話。

但從 HTTP/1.1起，默認(rèn)使用長(zhǎng)連接，用以保持連接特性。使用長(zhǎng)連接的HTTP協(xié)議，會(huì)在響應(yīng)頭有加入這行代碼：

Connection:keep-alive

在使用長(zhǎng)連接的情況下，當(dāng)一個(gè)網(wǎng)頁(yè)打開完成后，客戶端和服務(wù)器之間用于傳輸HTTP數(shù)據(jù)的 TCP連接不會(huì)關(guān)閉，如果客戶端再次訪問(wèn)這個(gè)服務(wù)器上的網(wǎng)頁(yè)，會(huì)繼續(xù)使用這一條已經(jīng)建立的連接。Keep-Alive不會(huì)永久保持連接，它有一個(gè)保持時(shí)間，可以在不同的服務(wù)器軟件（如Apache）中設(shè)定這個(gè)時(shí)間。實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)連接要客戶端和服務(wù)端都支持長(zhǎng)連接。

HTTP協(xié)議的長(zhǎng)連接和短連接，實(shí)質(zhì)上是TCP協(xié)議的長(zhǎng)連接和短連接。

HTTP屬于應(yīng)用層協(xié)議，在傳輸層使用TCP協(xié)議。

3.1 TCP連接

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)采用TCP協(xié)議時(shí)，在真正的讀寫操作之前，server與client之間必須建立一個(gè)連接，當(dāng)讀寫操作完成后，雙方不再需要這個(gè)連接 時(shí)它們可以釋放這個(gè)連接，連接的建立是需要三次握手的，而釋放則需要4次握手，所以說(shuō)每個(gè)連接的建立都是需要資源消耗和時(shí)間消耗的

3.2 TCP短連接

我們模擬一下TCP短連接的情況，client向server發(fā)起連接請(qǐng)求，server接到請(qǐng)求，然后雙方建立連接。client向server 發(fā)送消息，server回應(yīng)client，然后一次讀寫就完成了，這時(shí)候雙方任何一個(gè)都可以發(fā)起close操作，不過(guò)一般都是client先發(fā)起 close操作。為什么呢，一般的server不會(huì)回復(fù)完client后立即關(guān)閉連接的，當(dāng)然不排除有特殊的情況。從上面的描述看，短連接一般只會(huì)在 client/server間傳遞一次讀寫操作

短連接的優(yōu)點(diǎn)是：管理起來(lái)比較簡(jiǎn)單，存在的連接都是有用的連接，不需要額外的控制手段

3.3 TCP長(zhǎng)連接

接下來(lái)我們?cè)倌M一下長(zhǎng)連接的情況，client向server發(fā)起連接，server接受client連接，雙方建立連接。Client與server完成一次讀寫之后，它們之間的連接并不會(huì)主動(dòng)關(guān)閉，后續(xù)的讀寫操作會(huì)繼續(xù)使用這個(gè)連接。

首先說(shuō)一下TCP/IP詳解上講到的TCP保活功能，?；罟δ苤饕獮榉?wù)器應(yīng)用提供，服務(wù)器應(yīng)用希望知道客戶主機(jī)是否崩潰，從而可以代表客戶使用資源。如果客戶已經(jīng)消失，使得服務(wù)器上保留一個(gè)半開放的連接，而服務(wù)器又在等待來(lái)自客戶端的數(shù)據(jù)，則服務(wù)器將應(yīng)遠(yuǎn)等待客戶端的數(shù)據(jù)，保活功能就是試圖在服務(wù) 器端檢測(cè)到這種半開放的連接。

如果一個(gè)給定的連接在兩小時(shí)內(nèi)沒有任何的動(dòng)作，則服務(wù)器就向客戶發(fā)一個(gè)探測(cè)報(bào)文段，客戶主機(jī)必須處于以下4個(gè)狀態(tài)之一：

客戶主機(jī)依然正常運(yùn)行，并從服務(wù)器可達(dá)。

客戶的TCP響應(yīng)正常，而服務(wù)器也知道對(duì)方是正常的，服務(wù)器在兩小時(shí)后將保活定時(shí)器復(fù)位。

客戶主機(jī)已經(jīng)崩潰，并且關(guān)閉或者正在重新啟動(dòng)。在任何一種情況下，客戶的TCP都沒有響應(yīng)。服務(wù)端將不能收到對(duì)探測(cè)的響應(yīng)，并在75秒后超時(shí)。服務(wù)器總共發(fā)送10個(gè)這樣的探測(cè) ，每個(gè)間隔75秒。如果服務(wù)器沒有收到一個(gè)響應(yīng)，它就認(rèn)為客戶主機(jī)已經(jīng)關(guān)閉并終止連接。

客戶主機(jī)崩潰并已經(jīng)重新啟動(dòng)。服務(wù)器將收到一個(gè)對(duì)其?；钐綔y(cè)的響應(yīng)，這個(gè)響應(yīng)是一個(gè)復(fù)位，使得服務(wù)器終止這個(gè)連接?？蛻魴C(jī)正常運(yùn)行，但是服務(wù)器不可達(dá)，這種情況與2類似，TCP能發(fā)現(xiàn)的就是沒有收到探查的響應(yīng)。

3.4 長(zhǎng)連接短連接操作過(guò)程

短連接的操作步驟是：建立連接——數(shù)據(jù)傳輸——關(guān)閉連接。..建立連接——數(shù)據(jù)傳輸——關(guān)閉連接

長(zhǎng)連接的操作步驟是：建立連接——數(shù)據(jù)傳輸。..（保持連接）。..數(shù)據(jù)傳輸——關(guān)閉連接

如下簡(jiǎn)圖：

4.長(zhǎng)連接和短連接的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

由上可以看出，長(zhǎng)連接可以省去較多的TCP建立和關(guān)閉的操作，減少浪費(fèi)，節(jié)約時(shí)間。對(duì)于頻繁請(qǐng)求資源的客戶來(lái)說(shuō)，較適用長(zhǎng)連接。不過(guò)這里存在一個(gè)問(wèn)題，存活功能的探測(cè)周期太長(zhǎng)，還有就是它只是探測(cè)TCP連接的存活，屬于比較斯文的做法，遇到惡意的連接時(shí)，保活功能就不夠使了。在長(zhǎng)連接的應(yīng)用場(chǎng)景下，client端一般不會(huì)主動(dòng)關(guān)閉它們之間的連接，Client與server之間的連接如果一直不關(guān)閉的話，會(huì)存在一個(gè)問(wèn)題，隨著客戶端連接越來(lái)越多，server早晚有扛不住的時(shí)候，這時(shí)候server端需要采取一些策略，如關(guān)閉一些長(zhǎng)時(shí)間沒有讀寫事件發(fā)生的連接，這樣可 以避免一些惡意連接導(dǎo)致server端服務(wù)受損；如果條件再允許就可以以客戶端機(jī)器為顆粒度，限制每個(gè)客戶端的最大長(zhǎng)連接數(shù)，這樣可以完全避免某個(gè)蛋疼的客戶端連累后端服務(wù)。

短連接對(duì)于服務(wù)器來(lái)說(shuō)管理較為簡(jiǎn)單，存在的連接都是有用的連接，不需要額外的控制手段。但如果客戶請(qǐng)求頻繁，將在TCP的建立和關(guān)閉操作上浪費(fèi)時(shí)間和帶寬。

長(zhǎng)連接和短連接的產(chǎn)生在于client和server采取的關(guān)閉策略，具體的應(yīng)用場(chǎng)景采用具體的策略，沒有十全十美的選擇，只有合適的選擇。

總結(jié)： 長(zhǎng)連接的優(yōu)點(diǎn)是短鏈接的缺點(diǎn)，反之亦然。

5.什么時(shí)候用長(zhǎng)連接，短連接？

長(zhǎng)連接多用于操作頻繁，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊，而且連接數(shù)不能太多情況。每個(gè)TCP連接都需要三步握手，這需要時(shí)間，如果每個(gè)操作都是先連接，再操作的話那么處理速度會(huì)降低很多，所以每個(gè)操作完后都不斷開，次處理時(shí)直接發(fā)送數(shù)據(jù)包就OK了，不用建立TCP連接。例如：數(shù)據(jù)庫(kù)的連接用長(zhǎng)連接， 如果用短連接頻繁的通信會(huì)造成socket錯(cuò)誤，而且頻繁的socket 創(chuàng)建也是對(duì)資源的浪費(fèi)。

而像WEB網(wǎng)站的http服務(wù)一般都用短鏈接，因?yàn)殚L(zhǎng)連接對(duì)于服務(wù)端來(lái)說(shuō)會(huì)耗費(fèi)一定的資源，而像WEB網(wǎng)站這么頻繁的成千上萬(wàn)甚至上億客戶端的連接用短連接會(huì)更省一些資源，如果用長(zhǎng)連接，而且同時(shí)有成千上萬(wàn)的用戶，如果每個(gè)用戶都占用一個(gè)連接的話，那可想而知吧。所以并發(fā)量大，但每個(gè)用戶無(wú)需頻繁操作情況下需用短連好。
責(zé)編AJX