HTTP/2 中的 Server Push 讨论

本文不讨论 Server Push 是什么,也不讨论如何使用 Server Push。

之前我在《开始使用 HTTP/2》这篇文章中写到:

如果服务端想要推送的资源本地已经缓存过,客户端会发送 RST_STREAM 告诉服务端不要再传了。不过根据我的观察,H2O 服务端在收到 RST_STREAM 之前,已经发出了资源,造成了流量的浪费。具体原因,我正在向 H2O 作者求证。

我给 H2O 项目提了一个 issues 询问此事,得到了 H2O 的作者 Kazuho Oku,aria2 的作者 Tatsuhiro Tsujikawa,以及《High-Performance Browser Networking》的作者 Ilya Grigorik 的回答。基本搞明白了这个问题,本文记录一下。

Kazuho Oku 的回答:

Because the HEADERS frame has left the server before the RST_STREAM sent from the client reaches the server.

这是因为客户端发出的 RST_STREAM 帧到达服务端之前,那些 HEADERS 帧(注:HTTP2_SESSION_RECV_HEADERS 和 HTTP2_SESSION_RECV_DATA)已经离开了服务端。

The issue is known to the protocol designers of HTTP/2, and my understanding is that there is a discussion on how the client should notify the server if it already has the asset cached. Until such mechanism gets introduced, we cannot fix the issue (or in other words you should better not use push if the negative impact of a cached content being pushed outweighs the positive impact of pushing the content every time).

HTTP/2 协议制定者已经知道这个问题的存在,我认为应该讨论一下客户端已经缓存资源时,如何通知服务端。直到 HTTP/2 协议定义相应的机制前,我们无法修复这个问题(换句话说,如果缓存过的资源每次都被 Push 这件事所带来的弊端大于好处,你就不应该使用这个功能)。

Tatsuhiro Tsujikawa 的回答:

It is a race condition, between server starts sending pushed data, and it receives RST_STREAM.

服务端开始 Push 数据与收到 RST_STREAM 帧这二者是竞争状态。

If server receives RST_STREAM while sending pushed data, it will stop sending remaining data.

如果服务端正在 Push 数据时收到了 RST_STREAM 帧,它会停止发送剩余数据。

People argue the wasted bandwidth when server push is involved. That is by design.

人们争论启用 Server Push 所带来的带宽浪费。但设计就是如此。

Server push is asynchronous, and just send server's discretion, without client's confirmation, to eliminate latency penalty. There will be novel use cases for server push, but here we discuss the use case for ordinal web pages. In this case, server push is introduced to eliminate ugly inlining we used to avoid additional HTTP request because in HTTP/1.1 request is expensive.

Server Push 是异步的,会发送服务端认为需要发送的内容,不需要客户端确认,目的是消除网络延迟。今后肯定会有关于 Server Push 的新颖用法出现,但这里我们要讨论在现有网页中使用 Server Push。这时候,Server Push 的作用是取代「由于 HTTP/1.1 的连接数很宝贵,为避免产生额外 HTTP 请求而引入的」资源内联——它太丑陋了。

We mean inlining here is data URI of images in html page, or CSS, to reduce the number of requests.

我们这里说的内联,是指将图片通过 Data URI 的方式内置在 HTML 或者 CSS 里,作用是减少请求数。

In HTTP/2, requests are cheap now, and we don't have to do inlining. But without inlining there could be latency while browser discovers link and requests to the server. Server push is useful in this situation. You can push contents we used to inlined in html. Now we are no worse than HTTP/1.1 inlining, even if we "waste" bandwidth. In HTTP/1.1, these assets are always inlined, so they are always wasted. Also data URI is horrible, just inflating bytes. Now in server push, we have separate cache space, and if client only wants to download html, without formally inlined assets, it can do so by disabling push. And we allow client to cancel this push, although it may too late in some situation.

在 HTTP/2 里,请求变得非常廉价,我们不再需要内联了。但是如果没有内联,浏览器在发现外链资源并发送请求之前,会有一段时间的延迟。这时候 Server Push 就变得非常有用了。之前需要内联在 HTML 里的资源现在可以改由服务端 Push。现在即使「浪费」了带宽,也不比 HTTP/1 的内联差。因为在 HTTP/1.1 里,那些资源总是会被内联,总会被浪费。另外,Data URI 非常可怕,因为编码后字节数会变多。现在有了 Server Push,每个资源都有自己单独的缓存,如果客户端只想下载没有内联资源的 HTML,可以通过禁用 Push 来实现。我们也允许客户端取消 Push,尽管有时候已经太迟了。

But still we just improving situation, not worsening it.

但是这一切仍然是让情况变得更好,而不是更糟糕。

Ilya Grigorik 的回答:

+1 to everything @tatsuhiro-t said.

+1 完全同意楼上所说。

Also, note that the client can limit the server in what it's allow to send: (a) the client can limit max number of push streams, and (b) it can set a low flow control window to limit how much data the server is allowed to send in first RTT. Between these two the client has all the controls to govern how and where push is used -- e.g. if you're in data savings mode, you may want to tweak either or both of those. Beyond that, the server can also be smarter about when it pushes resources -- e.g. if it pushes a cacheable resource on first session hit, and then receives a second session hit on same connection (which is within cache lifetime of first push), then it can omit pushing that resources.. and so forth.

同时,请注意客户端可以限制服务端能 Push 什么:1)客户端可以限制 Push 流的最大数目;2)客户端可以设置一个很低的流量控制窗口,来限制服务端在第一个往返内发送的数据大小。基于这两点,客户端可以完全控制 Push 怎么用和用在哪——例如,如果你在使用省流模式,你可能会调整前面两个策略之一或者全部。除此之外,服务端在 Push 资源时可以更聪明一些——例如,如果服务端在第一个 Session 里 Push 了一个可被缓存的资源,然后又在同一个连接上收到第二个 Session(在第一次 Push 资源的缓存生命周期内),这时候就可以不再 Push 这个资源了。。诸如此类。

我的理解:

页面有一些很重要的资源需要尽快加载,例如核心的 css 文件。浏览器加载它们的延迟来自多方面,这几个是 HTTP/2 能解决的:1)同域名并发连接数限制造成的阻塞时间;3)浏览器从 HTML 中找出外链资源这段时间;3)浏览器发起请求到服务端收到请求这段时间。

HTTP/2 的多路复用特性消除了同域名并发连接数限制;Server Push 则会在客户端请求页面 HTML 时,新建一个流将最重要的资源一并返回。同时,如果服务端要推送的资源浏览器已经缓存过,客户端会发送 RST_STREAM 帧来终止流,服务端收到这个信号之前所传输的数据就造成了带宽浪费。这个问题可以通过在服务端记录给每个客户端发送过何种资源,何时过期来优化。实际上,大多数时候带宽都不是瓶颈,延迟才是首先需要考虑的。

另外,W3C 的 Preload 文档中,定义了一种通过响应头部尽早告诉浏览器需要加载哪些资源的方案。这个方案非常轻量,几乎没有副作用,也推荐使用。

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提醒:本文最后更新于 538 天前,文中所描述的信息可能已发生改变,请谨慎使用。

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