2015/11/03 · IT技術(shù) · HTTP, TCP
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原文出處： WhyWin（@鄭_燦銳）
- HTTP協(xié)議與TCP/IP協(xié)議的關(guān)系
HTTP的長連接和短連接本質(zhì)上是TCP長連接和短連接瀑晒。HTTP屬于應(yīng)用層協(xié)議龙宏，在傳輸層使用TCP協(xié)議糊秆，在網(wǎng)絡(luò)層使用IP協(xié)議。IP協(xié)議主要解決網(wǎng)絡(luò)路由和尋址問題味廊，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)出的所有包索绪，并且順序與發(fā)出順序一致宅荤。TCP有可靠，面向連接的特點诡渴。
- 如何理解HTTP協(xié)議是無狀態(tài)的
HTTP協(xié)議是無狀態(tài)的捐晶，指的是協(xié)議對于事務(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)妄辩。也就是說租悄，打開一個服務(wù)器上的網(wǎng)頁和你之前打開這個服務(wù)器上的網(wǎng)頁之間沒有任何聯(lián)系。HTTP是一個無狀態(tài)的面向連接的協(xié)議恩袱，無狀態(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（無連接）胶哲。
- 什么是長連接畔塔、短連接？
在HTTP/1.0中鸯屿，默認使用的是短連接澈吨。也就是說，瀏覽器和服務(wù)器每進行一次HTTP操作寄摆，就建立一次連接谅辣，但任務(wù)結(jié)束就中斷連接。如果客戶端瀏覽器訪問的某個HTML或其他類型的 Web頁中包含有其他的Web資源婶恼，如JavaScript文件桑阶、圖像文件、CSS文件等勾邦；當瀏覽器每遇到這樣一個Web資源蚣录，就會建立一個HTTP會話。
但從 HTTP/1.1起眷篇，默認使用長連接萎河，用以保持連接特性。使用長連接的HTTP協(xié)議，會在響應(yīng)頭有加入這行代碼：
Connection:keep-alive
在使用長連接的情況下虐杯，當一個網(wǎng)頁打開完成后玛歌，客戶端和服務(wù)器之間用于傳輸HTTP數(shù)據(jù)的 TCP連接不會關(guān)閉，如果客戶端再次訪問這個服務(wù)器上的網(wǎng)頁擎椰，會繼續(xù)使用這一條已經(jīng)建立的連接支子。Keep-Alive不會永久保持連接，它有一個保持時間确憨，可以在不同的服務(wù)器軟件（如Apache）中設(shè)定這個時間译荞。實現(xiàn)長連接要客戶端和服務(wù)端都支持長連接。
HTTP協(xié)議的長連接和短連接休弃，實質(zhì)上是TCP協(xié)議的長連接和短連接吞歼。
3.1 TCP連接
當網(wǎng)絡(luò)通信時采用TCP協(xié)議時，在真正的讀寫操作之前塔猾，server與client之間必須建立一個連接篙骡，當讀寫操作完成后，雙方不再需要這個連接 時它們可以釋放這個連接丈甸，連接的建立是需要三次握手的糯俗，而釋放則需要4次握手，所以說每個連接的建立都是需要資源消耗和時間消耗的
經(jīng)典的三次握手示意圖：
經(jīng)典的四次握手關(guān)閉圖：
3.2 TCP短連接
我們模擬一下TCP短連接的情況睦擂，client向server發(fā)起連接請求得湘，server接到請求，然后雙方建立連接顿仇。client向server 發(fā)送消息淘正，server回應(yīng)client，然后一次讀寫就完成了臼闻，這時候雙方任何一個都可以發(fā)起close操作鸿吆，不過一般都是client先發(fā)起 close操作。為什么呢述呐，一般的server不會回復完client后立即關(guān)閉連接的惩淳，當然不排除有特殊的情況。從上面的描述看乓搬，短連接一般只會在 client/server間傳遞一次讀寫操作
短連接的優(yōu)點是：管理起來比較簡單思犁，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長連接
接下來我們再模擬一下長連接的情況缤谎，client向server發(fā)起連接抒倚，server接受client連接，雙方建立連接坷澡。Client與server完成一次讀寫之后托呕，它們之間的連接并不會主動關(guān)閉含蓉，后續(xù)的讀寫操作會繼續(xù)使用這個連接。
首先說一下TCP/IP詳解上講到的TCP毕罱迹活功能馅扣，保活功能主要為服務(wù)器應(yīng)用提供着降，服務(wù)器應(yīng)用希望知道客戶主機是否崩潰差油，從而可以代表客戶使用資源。如果客戶已經(jīng)消失任洞，使得服務(wù)器上保留一個半開放的連接蓄喇，而服務(wù)器又在等待來自客戶端的數(shù)據(jù)，則服務(wù)器將應(yīng)遠等待客戶端的數(shù)據(jù)交掏，弊逼活功能就是試圖在服務(wù) 器端檢測到這種半開放的連接。
如果一個給定的連接在兩小時內(nèi)沒有任何的動作盅弛，則服務(wù)器就向客戶發(fā)一個探測報文段钱骂，客戶主機必須處于以下4個狀態(tài)之一：
客戶主機依然正常運行，并從服務(wù)器可達挪鹏〖啵客戶的TCP響應(yīng)正常，而服務(wù)器也知道對方是正常的讨盒，服務(wù)器在兩小時后將苯馊。活定時器復位。
客戶主機已經(jīng)崩潰返顺，并且關(guān)閉或者正在重新啟動肮蛹。在任何一種情況下，客戶的TCP都沒有響應(yīng)创南。服務(wù)端將不能收到對探測的響應(yīng)，并在75秒后超時省核。服務(wù)器總共發(fā)送10個這樣的探測 稿辙，每個間隔75秒。如果服務(wù)器沒有收到一個響應(yīng)气忠，它就認為客戶主機已經(jīng)關(guān)閉并終止連接邻储。
客戶主機崩潰并已經(jīng)重新啟動。服務(wù)器將收到一個對其本稍耄活探測的響應(yīng)吨娜，這個響應(yīng)是一個復位，使得服務(wù)器終止這個連接淘钟。
客戶機正常運行宦赠，但是服務(wù)器不可達，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)勾扭。
3.4 長連接短連接操作過程
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
- 長連接和短連接的優(yōu)點和缺點
由上可以看出毡琉，長連接可以省去較多的TCP建立和關(guān)閉的操作，減少浪費妙色，節(jié)約時間桅滋。對于頻繁請求資源的客戶來說，較適用長連接身辨。不過這里存在一個問題丐谋，存活功能的探測周期太長，還有就是它只是探測TCP連接的存活煌珊，屬于比較斯文的做法号俐，遇到惡意的連接時，惫制浚活功能就不夠使了萧落。在長連接的應(yīng)用場景下，client端一般不會主動關(guān)閉它們之間的連接洗贰，Client與server之間的連接如果一直不關(guān)閉的話找岖，會存在一個問題，隨著客戶端連接越來越多敛滋，server早晚有扛不住的時候许布，這時候server端需要采取一些策略，如關(guān)閉一些長時間沒有讀寫事件發(fā)生的連接绎晃，這樣可 以避免一些惡意連接導致server端服務(wù)受損蜜唾；如果條件再允許就可以以客戶端機器為顆粒度，限制每個客戶端的最大長連接數(shù)庶艾，這樣可以完全避免某個蛋疼的客戶端連累后端服務(wù)袁余。
短連接對于服務(wù)器來說管理較為簡單，存在的連接都是有用的連接咱揍，不需要額外的控制手段颖榜。但如果客戶請求頻繁，將在TCP的建立和關(guān)閉操作上浪費時間和帶寬煤裙。
長連接和短連接的產(chǎn)生在于client和server采取的關(guān)閉策略掩完，具體的應(yīng)用場景采用具體的策略，沒有十全十美的選擇硼砰，只有合適的選擇且蓬。
- 什么時候用長連接，短連接题翰？
長連接多用于操作頻繁恶阴，點對點的通訊诈胜，而且連接數(shù)不能太多情況，存淫。每個TCP連接都需要三步握手耘斩，這需要時間，如果每個操作都是先連接桅咆，再操作的話那么處理速度會降低很多括授，所以每個操作完后都不斷開，次處理時直接發(fā)送數(shù)據(jù)包就OK了岩饼，不用建立TCP連接荚虚。例如：數(shù)據(jù)庫的連接用長連接， 如果用短連接頻繁的通信會造成socket錯誤籍茧，而且頻繁的socket 創(chuàng)建也是對資源的浪費版述。
而像WEB網(wǎng)站的http服務(wù)一般都用短鏈接，因為長連接對于服務(wù)端來說會耗費一定的資源寞冯，而像WEB網(wǎng)站這么頻繁的成千上萬甚至上億客戶端的連接用短連接會更省一些資源渴析，如果用長連接，而且同時有成千上萬的用戶吮龄，如果每個用戶都占用一個連接的話俭茧，那可想而知吧。所以并發(fā)量大漓帚，但每個用戶無需頻繁操作情況下需用短連好母债。
