字節(jié)一面：HTTP長連接和TCP長連接有區(qū)別？

大家好，我是小林。

之前有位讀者私信我，他在字節(jié)面試時，被問到這兩個問題：

第一個問題：MySQL 的 NULL 值是怎么存放的？

第二個問題：HTTP 長連接和 TCP 長連接有什么區(qū)別？

第一個問題，主要是考核你是否清楚 MySQL 一條記錄是怎么存儲的，我在前幾天已經(jīng)寫了一篇文章講解了，還沒看過的同學(xué)，可以去看這篇：字節(jié)一面:MySQL 的 NULL 值是怎么存放的?

第二問題，其實是在問 HTTP 的 Keep-Alive 和 TCP 的 Keepalive 有什么區(qū)別？

這是個好問題，應(yīng)該有不少人都會搞混，因為這兩個東西看上去太像了，很容易誤以為是同一個東西。

如果認真讀過我網(wǎng)站上圖解網(wǎng)絡(luò)系列文章的同學(xué)，應(yīng)該這個問題你們都會，因為我之前就寫過。

不過，應(yīng)該也有不少同學(xué)，看過后忘記了，這次就帶大家重新復(fù)習(xí)一波。

事實上，這兩個完全是兩樣不同東西，實現(xiàn)的層面也不同：

HTTP 的 Keep-Alive，是由應(yīng)用層（用戶態(tài)）實現(xiàn)的，稱為 HTTP 長連接；

TCP 的 Keepalive，是由TCP 層（內(nèi)核態(tài)）實現(xiàn)的，稱為 TCP 保活機制；

接下來，分別說說它們。

HTTP 的 Keep-Alive

HTTP 協(xié)議采用的是「請求-應(yīng)答」的模式，也就是客戶端發(fā)起了請求，服務(wù)端才會返回響應(yīng)，一來一回這樣子。

請求-應(yīng)答

由于 HTTP 是基于 TCP 傳輸協(xié)議實現(xiàn)的，客戶端與服務(wù)端要進行 HTTP 通信前，需要先建立 TCP 連接，然后客戶端發(fā)送 HTTP 請求，服務(wù)端收到后就返回響應(yīng)，至此「請求-應(yīng)答」的模式就完成了，隨后就會釋放 TCP 連接。

一個 HTTP 請求

如果每次請求都要經(jīng)歷這樣的過程：建立 TCP -> 請求資源 -> 響應(yīng)資源 -> 釋放連接，那么此方式就是HTTP 短連接，如下圖：

HTTP 短連接

這樣實在太累人了，一次連接只能請求一次資源。

能不能在第一個 HTTP 請求完后，先不斷開 TCP 連接，讓后續(xù)的 HTTP 請求繼續(xù)使用此連接？

當(dāng)然可以，HTTP 的 Keep-Alive 就是實現(xiàn)了這個功能，可以使用同一個 TCP 連接來發(fā)送和接收多個 HTTP 請求/應(yīng)答，避免了連接建立和釋放的開銷，這個方法稱為HTTP 長連接。

HTTP 長連接

HTTP 長連接的特點是，只要任意一端沒有明確提出斷開連接，則保持 TCP 連接狀態(tài)。

怎么才能使用 HTTP 的 Keep-Alive 功能？

在 HTTP 1.0 中默認是關(guān)閉的，如果瀏覽器要開啟 Keep-Alive，它必須在請求的包頭中添加：

Connection:Keep-Alive

然后當(dāng)服務(wù)器收到請求，作出回應(yīng)的時候，它也添加一個頭在響應(yīng)中：

Connection:Keep-Alive

這樣做，連接就不會中斷，而是保持連接。當(dāng)客戶端發(fā)送另一個請求時，它會使用同一個連接。這一直繼續(xù)到客戶端或服務(wù)器端提出斷開連接。

從 HTTP 1.1 開始， 就默認是開啟了 Keep-Alive，如果要關(guān)閉 Keep-Alive，需要在 HTTP 請求的包頭里添加：

Connection:close

現(xiàn)在大多數(shù)瀏覽器都默認是使用 HTTP/1.1，所以 Keep-Alive 都是默認打開的。一旦客戶端和服務(wù)端達成協(xié)議，那么長連接就建立好了。

HTTP 長連接不僅僅減少了 TCP 連接資源的開銷，而且這給HTTP 流水線技術(shù)提供了可實現(xiàn)的基礎(chǔ)。

所謂的 HTTP 流水線，是客戶端可以先一次性發(fā)送多個請求，而在發(fā)送過程中不需先等待服務(wù)器的回應(yīng)，可以減少整體的響應(yīng)時間。

舉例來說，客戶端需要請求兩個資源。以前的做法是，在同一個 TCP 連接里面，先發(fā)送 A 請求，然后等待服務(wù)器做出回應(yīng)，收到后再發(fā)出 B 請求。HTTP 流水線機制則允許客戶端同時發(fā)出 A 請求和 B 請求。

右邊為 HTTP 流水線機制

但是服務(wù)器還是按照順序響應(yīng)，先回應(yīng) A 請求，完成后再回應(yīng) B 請求。

而且要等服務(wù)器響應(yīng)完客戶端第一批發(fā)送的請求后，客戶端才能發(fā)出下一批的請求，也就說如果服務(wù)器響應(yīng)的過程發(fā)生了阻塞，那么客戶端就無法發(fā)出下一批的請求，此時就造成了「隊頭阻塞」的問題。

可能有的同學(xué)會問，如果使用了 HTTP 長連接，如果客戶端完成一個 HTTP 請求后，就不再發(fā)起新的請求，此時這個 TCP 連接一直占用著不是挺浪費資源的嗎？

對沒錯，所以為了避免資源浪費的情況，web 服務(wù)軟件一般都會提供 keepalive_timeout 參數(shù)，用來指定 HTTP 長連接的超時時間。

比如設(shè)置了 HTTP 長連接的超時時間是 60 秒，web 服務(wù)軟件就會啟動一個定時器，如果客戶端在完后一個 HTTP 請求后，在 60 秒內(nèi)都沒有再發(fā)起新的請求，定時器的時間一到，就會觸發(fā)回調(diào)函數(shù)來釋放該連接。

HTTP 長連接超時

TCP 的 Keepalive

TCP 的 Keepalive 這東西其實就是TCP 的保活機制，它的工作原理我之前的文章寫過，這里就直接貼下以前的內(nèi)容。

如果兩端的 TCP 連接一直沒有數(shù)據(jù)交互，達到了觸發(fā) TCP ?；顧C制的條件，那么內(nèi)核里的 TCP 協(xié)議棧就會發(fā)送探測報文。

如果對端程序是正常工作的。當(dāng) TCP ?；畹奶綔y報文發(fā)送給對端, 對端會正常響應(yīng)，這樣TCP ?；顣r間會被重置，等待下一個 TCP ?；顣r間的到來。

如果對端主機崩潰，或?qū)Χ擞捎谄渌驅(qū)е聢笪牟豢蛇_。當(dāng) TCP ?；畹奶綔y報文發(fā)送給對端后，石沉大海，沒有響應(yīng)，連續(xù)幾次，達到?；钐綔y次數(shù)后，TCP 會報告該 TCP 連接已經(jīng)死亡。

所以，TCP ?；顧C制可以在雙方?jīng)]有數(shù)據(jù)交互的情況，通過探測報文，來確定對方的 TCP 連接是否存活，這個工作是在內(nèi)核完成的。

TCP ?；顧C制

注意，應(yīng)用程序若想使用 TCP ?；顧C制需要通過 socket 接口設(shè)置 SO_KEEPALIVE 選項才能夠生效，如果沒有設(shè)置，那么就無法使用 TCP 保活機制。

總結(jié)

HTTP 的 Keep-Alive 也叫 HTTP 長連接，該功能是由「應(yīng)用程序」實現(xiàn)的，可以使得用同一個 TCP 連接來發(fā)送和接收多個 HTTP 請求/應(yīng)答，減少了 HTTP 短連接帶來的多次 TCP 連接建立和釋放的開銷。

TCP 的 Keepalive 也叫 TCP ?；顧C制，該功能是由「內(nèi)核」實現(xiàn)的，當(dāng)客戶端和服務(wù)端長達一定時間沒有進行數(shù)據(jù)交互時，內(nèi)核為了確保該連接是否還有效，就會發(fā)送探測報文，來檢測對方是否還在線，然后來決定是否要關(guān)閉該連接。

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審核編輯 ：李倩