TCP队头阻塞(head of line blocking)

HTTP/2是基于TCP实现的。相比之前的版本,HTTP/2使用的TCP连接数少了很多。TCP是一个可靠的传输协议,基本上,你可以将它视为在两台计算机间建立的一个虚拟链路,由一端放到网络上的内容,最终总会以相同的顺序出现在另一端。(或者遭遇连接中断)

两台计算机间的TCP链路

采用HTTP/2时,浏览器一般会在单个TCP连接中创建并行的几十个乃至上百个传输。

如果HTTP/2连接双方的网络中有一个数据包丢失,或者任何一方的网络出现中断,整个TCP连接就会暂停,丢失的数据包需要被重新传输。因为TCP是一个按序传输的链条,因此如果其中一个点丢失了,链路上之后的内容就都需要等待。

如下图所示,我们一个用链条来表现一个连接上发送的两个流(传输),红色的与绿色的数据流:

不同颜色的链条代表着不同的链路

这种单个数据包造成的阻塞,就是TCP上的队头阻塞(head of line blocking)。

随着丢包率的增加,HTTP/2的表现越来越差。在2%的丢包率(一个很差的网络质量)中,测试结果表明HTTP/1用户的性能更好,因为HTTP/1一般有六个TCP连接,哪怕其中一个连接阻塞了,其他没有丢包的连接仍然可以继续传输。

在限定的条件下,在TCP下解决这个问题相当困难。

独立的数据流避免阻塞问题

使用QUIC时,两端间仍然建立一个连接,该连接也经过协商使得数据得到安全且可靠的传输。

两台电脑间的一条QUIC链路

但是,当我们在这个连接上建立两个不同的数据流时,它们互相独立。也就是说,如果一个数据流丢包了,只有那个数据流必须停下来,等待重传。

下面是两个端点间的示意图,黄色与蓝色是两个独立的数据流。

两台电脑间的两个QUIC数据流

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