一个TCP连接可以发送多少个HTTP请求？

水深无声 2023-07-10 08:18 107阅读 0赞

一道经典的面试题是从`URL`在浏览器被输入到页面展现的过程中发生了什么？大多数回答都是请求响应之后`DOM`是怎么被构建、被绘制出来。

但是你有没想过，收到的`HTML`如果包含几十个图片标签，这些图片是以什么方式、什么顺序、建立了多少连接、使用什么协议被下载下来的？

**要搞懂这个问题，我们需要先解决下面五个问题:**

*  现代浏览器在与服务器建立了一个`TCP`连接后，是否会在一个`HTTP`请求完成之后断开？什么情况下会断开？
 *  一个`TCP`连接可以对应几个`HTTP`请求？
 *  一个`TCP`连接中，`HTTP`请求发送可以一起发送吗(比如一起发起三个请求，再三个响应一起接收)？
 *  为什么有的时候刷新页面不需要重新建立`SSL`连接？
 *  浏览器对同一`Host`建立`TCP`连接的数量有没限制？

### 现代浏览器在与服务器建立了一个TCP连接后是否会在一个HTTP请求完成后断开？什么情况下会断开？ ###

在`HTTP/1.0`中，一个服务器在发送完一个`HTTP`响应后，会断开`TCP`连接。但是这样每次请求都会重新建立和断开`TCP`连接，代价过大。所以虽然标准中没有设定，某些服务器对`Connection: keep-alive`的`Header`进行了支持。

意思是说，完成这个`HTTP`请求之后，不要断开`HTTP`请求使用`TCP`连接。这样的好处是连接可以被重新使用，之后发送`HTTP`请求的时候不需要重新建立`TCP`连接，以及如果维持连接，那么`SSL`的开销也可以避免。

以下两张图片是短时间内访问某站点的时间统计:  
![图片描述][format_png]

**头一次访问，有初始化连接和SSL开销**

![图片描述][format_png 1]

**初始化连接和SSL开销消失了，说明使用的是同一个TCP连接**

持久连接: 既然维持`TCP`连接好处这么多，**`HTTP/1.1`就把`Connection`头写进标准，并且默认开启持久化连接**(除非请求中声明`Connection: close`)，那么浏览器和服务器之间是会维持一段时间的`TCP`连接，不会一个请求结束就断掉。

所以第一个问题的答案是: 默认情况下建立`TCP`连接不会断开，只有在请求报头中声明`Connection: close`才会请求完成之后关闭连接。

### 一个TCP连接可以对应几个HTTP请求？ ###

了解第一个问题之后，其实这个问题也有了答案，**如果维持连接，一个`TCP`连接可以发送多个HTTP请求的**。

### 一个TCP连接中，HTTP请求可以一起发送吗？ ###

`HTTP/1.1`存在一个问题，单个`TCP`连接在同一时刻只能处理一个请求，意思是说: **两个请求的声明周期不能重叠**，任意两个`HTTP`请求从开始到结束的时间在同一个`TCP`连接里不能重叠。

虽然 `HTTP/1.1` 规范中规定了 `Pipelining` 来试图解决这个问题，但是这个功能在浏览器中默认是关闭的。

先来看一下 Pipelining 是什么，RFC 2616 中规定了：一个支持持久连接的客户端可以在一个连接中发送多个请求（不需要等待任意请求的响应）。**收到请求的服务器必须按照请求收到的顺序发送响应**。

至于标准为什么这么设定，我们可以大概推测一个原因：**由于 `HTTP/1.1` 是个文本协议，同时返回的内容也并不能区分对应于哪个发送的请求，所以顺序必须维持一致**。

比如你向服务器发送了两个请求 GET /query?q=A 和 GET /query?q=B，服务器返回了两个结果，浏览器是没有办法根据响应结果来判断响应对应于哪一个请求的**（因为TCP都是绑定到一个网络端口的，笔者注！！）**。

`Pipelining` 这种设想看起来比较美好，但是在实践中会出现许多问题：

*  有些代理服务器不能正确的处理 `HTTP Pipelining`。
 *  正确的流水线实现是复杂的。
 *  `Head-of-line Blocking` 连接头阻塞：在建立起一个 `TCP` 连接之后，假设客户端在这个连接连续向服务器发送了几个请求。按照标准，服务器应该按照收到请求的顺序返回结果，假设服务器在处理首个请求时花费了大量时间，那么后面所有的请求都需要等着首个请求结束才能响应。

所以现代浏览器默认是不开启 `HTTP Pipelining` 的。

但是，`HTTP2` 提供了 `Multiplexing` 多路传输特性，可以在一个 `TCP` 连接中同时完成多个 `HTTP` 请求。至于 `Multiplexing` 具体怎么实现的就是另一个问题了。我们可以看一下使用 `HTTP2` 的效果。  
![图片描述][format_png 2]

绿色是发起请求到请求返回的等待时间，蓝色是响应的下载时间，可以看到都是在同一个 `Connection`，并行完成的。

所以这个问题也有了答案：在 `HTTP/1.1` 存在` Pipelining` 技术可以完成这个多个请求同时发送，但是由于浏览器默认关闭，所以可以认为这是不可行的。在 `HTTP2` 中由于 `Multiplexing` 特点的存在，多个 `HTTP`请求可以在同一个 `TCP` 连接中并行进行。

那么在 `HTTP/1.1` 时代，浏览器是如何提高页面加载效率的呢？主要有下面两点：

*  维持和服务器已经建立的 `TCP` 连接，在同一连接上顺序处理多个请求。
 *  和服务器建立多个 `TCP` 连接。

### 为什么有的时候刷新页面不需要重新建立 SSL 连接？ ###

在第一个问题的讨论中已经有答案了，`TCP` 连接有的时候会被浏览器和服务端维持一段时间。`TCP` 不需要重新建立，`SSL` 自然也会用之前的。

### 浏览器对同一 Host 建立 TCP 连接到数量有没有限制？ ###

假设我们还处在 `HTTP/1.1` 时代，那个时候没有多路传输，当浏览器拿到一个有几十张图片的网页该怎么办呢？

肯定不能只开一个`TCP`连接顺序下载，那样用户肯定等的很难受，但是如果每个图片都开一个 `TCP` 连接发 `HTTP` 请求，那电脑或者服务器都可能受不了，要是有 1000 张图片的话总不能开 1000 个`TCP`连接吧，你的电脑同意 NAT 也不一定会同意。

所以答案是：有。`Chrome`最多允许对同一个`Host`建立六个`TCP`连接。不同的浏览器有一些区别。

那么回到最开始的问题，`HTML`如果包含几十个图片标签，这些图片是以什么方式、什么顺序、建立了多少连接、使用什么协议被下载下来的呢？

如果图片都是`HTTPS`连接并且在同一个域名下，那么浏览器在`SSL`握手之后会和服务器商量能不能用`HTTP2`，如果能的话就使用`Multiplexing`功能在这个连接上进行多路传输。不过也未必会所有挂在这个域名的资源都会使用一个`TCP`连接去获取，但是可以确定的是 `Multiplexing`很可能会被用到。

如果发现用不了`HTTP2`呢？或者用不了`HTTPS`（现实中的`HTTP2`都是在`HTTPS`上实现的，所以也就是只能使用`HTTP/1.1`）。

那浏览器就会在一个`HOST`上建立多个`TCP`连接，**连接数量的最大限制取决于浏览器设置**，这些连接会在空闲的时候被浏览器用来发送新的请求，如果所有的连接都正在发送请求呢？那其他的请求就只能等等了。

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