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字節一面:HTTP長連接和TCP長連接有區別?

小林coding ? 來源:小林coding ? 作者:小林coding ? 2022-12-02 14:00 ? 次閱讀

大家好,我是小林。

之前有位讀者私信我,他在字節面試時,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,我在前幾天已經寫了一篇文章講解了,還沒看過的同學,可以去看這篇:字節一面: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 有什么區別?

這是個好問題,應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。

如果認真讀過我網站上圖解網絡系列文章的同學,應該這個問題你們都會,因為我之前就寫過。

不過,應該也有不少同學,看過后忘記了,這次就帶大家重新復習一波。

事實上,這兩個完全是兩樣不同東西,實現的層面也不同:

HTTP 的 Keep-Alive,是由應用層(用戶態)實現的,稱為 HTTP 長連接;

TCP 的 Keepalive,是由TCP 層(內核態)實現的,稱為 TCP 保活機制;

接下來,分別說說它們。

HTTP 的 Keep-Alive

HTTP 協議采用的是「請求-應答」的模式,也就是客戶端發起了請求,服務端才會返回響應,一來一回這樣子。

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請求-應答

由于 HTTP 是基于 TCP 傳輸協議實現的,客戶端與服務端要進行 HTTP 通信前,需要先建立 TCP 連接,然后客戶端發送 HTTP 請求,服務端收到后就返回響應,至此「請求-應答」的模式就完成了,隨后就會釋放 TCP 連接。

3e32a4fc-7205-11ed-8abf-dac502259ad0.png

一個 HTTP 請求

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

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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,讓后續的 HTTP 請求繼續使用此連接?

當然可以,HTTP 的 Keep-Alive 就是實現了這個功能,可以使用同一個 TCP 連接來發送和接收多個 HTTP 請求/應答,避免了連接建立和釋放的開銷,這個方法稱為HTTP 長連接。

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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。

怎么才能使用 HTTP 的 Keep-Alive 功能?

在 HTTP 1.0 中默認是關閉的,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

然后當服務器收到請求,作出回應的時候,它也添加一個頭在響應中:

Connection:Keep-Alive

這樣做,連接就不會中斷,而是保持連接。當客戶端發送另一個請求時,它會使用同一個連接。這一直繼續到客戶端或服務器端提出斷開連接。

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

Connection:close

現在大多數瀏覽器都默認是使用 HTTP/1.1,所以 Keep-Alive 都是默認打開的。一旦客戶端和服務端達成協議,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 流水線技術提供了可實現的基礎。

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

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,先發送 A 請求,然后等待服務器做出回應,收到后再發出 B 請求。HTTP 流水線機制則允許客戶端同時發出 A 請求和 B 請求。

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右邊為 HTTP 流水線機制

但是服務器還是按照順序響應,先回應 A 請求,完成后再回應 B 請求。

而且要等服務器響應完客戶端第一批發送的請求后,客戶端才能發出下一批的請求,也就說如果服務器響應的過程發生了阻塞,那么客戶端就無法發出下一批的請求,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 服務軟件一般都會提供 keepalive_timeout 參數,用來指定 HTTP 長連接的超時時間。

比如設置了 HTTP 長連接的超時時間是 60 秒,web 服務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 秒內都沒有再發起新的請求,定時器的時間一到,就會觸發回調函數來釋放該連接。

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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容。

如果兩端的 TCP 連接一直沒有數據交互,達到了觸發 TCP 保活機制的條件,那么內核里的 TCP 協議棧就會發送探測報文。

如果對端程序是正常工作的。當 TCP 保活的探測報文發送給對端, 對端會正常響應,這樣TCP 保活時間會被重置,等待下一個 TCP 保活時間的到來。

如果對端主機崩潰,或對端由于其他原因導致報文不可達。當 TCP 保活的探測報文發送給對端后,石沉大海,沒有響應,連續幾次,達到保活探測次數后,TCP 會報告該 TCP 連接已經死亡。

所以,TCP 保活機制可以在雙方沒有數據交互的情況,通過探測報文,來確定對方的 TCP 連接是否存活,這個工作是在內核完成的。

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TCP 保活機制

注意,應用程序若想使用 TCP 保活機制需要通過 socket 接口設置 SO_KEEPALIVE 選項才能夠生效,如果沒有設置,那么就無法使用 TCP 保活機制。

總結

HTTP 的 Keep-Alive 也叫 HTTP 長連接,該功能是由「應用程序」實現的,可以使得用同一個 TCP 連接來發送和接收多個 HTTP 請求/應答,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 保活機制,該功能是由「內核」實現的,當客戶端和服務端長達一定時間沒有進行數據交互時,內核為了確保該連接是否還有效,就會發送探測報文,來檢測對方是否還在線,然后來決定是否要關閉該連接。

歷史好文:

字節一面:TCP 三次握手,問的好細!

美團二面:TCP 四次揮手,可以變成三次嗎?

字節一面:服務端掛了,客戶端的 TCP 連接還在嗎?

字節一面:HTTPS 一定安全可靠嗎?

審核編輯 :李倩

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