http2.0/http3.0/rpc

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http1.x

http2.0

相较于http1.0的改进点

http3.0

QUIC如何解决队头阻塞问题的？

QUIC如何做流量控制的？

QUIC如何做拥塞控制的？

QUIC更快的建立连接？

RPC和http有什么区别

protobuf压缩

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http1.x

1. 冗余的header：每个请求都会带上冗余重复的Header，导致传输的体积很大
2. http是无状态的协议，每个请求没有做特殊的标识：无法通过一个TCP链接并发的发送多个请求，只能等上一个请求的rsp返回了，才能发送下一个请求。（只能串行的发送）
   1. 因为http1.x是基于”文本“的协议，请求的内容打包在header/body中，内容通过CRLF来分割，同一个TCP链接中，无法区分req/rsp是属于哪个请求
   2. 于是http1.x提出了pipeline：允许请求方一口气的发送多个请求，但是有一个严重的弊端，需要对应的rsp按照req的顺序严格排列（因为每个请求没有唯一的标识，所以不按照顺序排列就无法区分rsp是属于哪个req）。==> 若前面的req迟迟不来，后面的请求都会要等待
      • Chrome浏览器，一个域名，只能有6个TCP链接在同时工作

http2.0

相较于http1.0的改进点

1. header压缩
   1. 静态字典：常见的头部名称，如，get/post/cookie等
   2. 动态字典：比如一个req过来，会将字段保存在动态字典中，再一个req，若发现相同的字段，无需传递，只需要使用动态字典中的标识
2. 流/帧 + 多路复用
   1. http2.0提出了流的概念，每个请求对应一个流，每个流都有唯一的ID，用来区分不同的req/rsp
   2. 基于流的概念，又提出了帧：一个请求的数据被分成多个帧，方便进行数据传输。每个帧都属于某一个流ID
   3. 多路复用：在一个TCP链接上，可以同时发起无数个请求，并且响应可以同时返回
3. 请求划分优先级
   1. 多路复用带来的一个问题是，在共享连接的基础上会存在一些关键请求被阻塞，SPDY 允许给每个请求设置优先级，这样重要的请求就会优先得到响应
4. 服务端推送
   1. 在HTTP1.x中，访问一个页面，浏览器首先获取HTML资源，然后在解析页面时增量地获取其他资源，服务器必须等待浏览器发出请求后才下发页面内资源。而服务器实际上是知道页面内资源有哪些的，如果服务器能够在浏览器显式请求资源之前就将资源推送到浏览器，页面加载速度将会大大提示，这也是本篇的主旨。
   2. 简单来讲，就是当用户的浏览器和服务器在建立链接后，服务器主动将一些资源推送给浏览器并缓存起来，这样当浏览器接下来请求这些资源时就直接从缓存中读取，不会在从服务器上拉了，提升了速率

http2.0存在的问题：http2.0只是通过多路复用技术解决了http层面上的队首阻塞，但是tcp层面的毫无办法。TCP 的队头阻塞并没有彻底解决。TCP 为了保证可靠传输，有一个“超时重传”机制，丢失的包必须等待重传确认

TCP队头阻塞
        我们都知道，TCP是一种可靠传输，这个可靠就是体现在它能够“按序到达”，然后再被上层接收，这里的按序到达指的是最终顺序是按序排列的，也就是说每当有一个或几个Packet丢失的时候，会等待它到达后合并，然后再向上交付。

       因此，很容易可以理解，当一个流的第一个数据包丢失了，那么即使后面的数据包都到达了，后面的这些数据包也不能被处理，而是要等第一个数据包到了之后才能被上层接收处理，那么这个时候不止是第一个数据包需要额外等待一个或多个RTT，后面的第二个Packet、第三个Packet......都需要同样多等待那么多时间才能处理，但实际上他们是按时到达了的，这也就是所谓的TCP队头阻塞。

http3.0

http3.0彻底弃用了TCP协议，改用可靠的UDP协议（QUIC）

TCP协议存在的缺点：其实也不能怪 TCP 协议，它本来设计目的就是为了保证数据的有序性

        1. TCP建立连接的延迟

        2. TCP存在队头阻塞问题：

                1. 发送窗口的队头阻塞：TCP 发送出去的数据，都是需要按序确认的，只有在数据都被按顺序确认完后，发送窗口才会往前滑动。

                

                案例：客户端发送了第 5～9 字节的数据，但是第 5 字节的 ACK 确认报文在网络中丢失了，那么即使客户端收到第 6～9 字节的 ACK 确认报文，发送窗口也不会往前移动。这就是发送窗口的头部阻塞问题

                2. 接收窗口的队头阻塞：接收窗口什么时候才能滑动？当接收窗口收到有序数据时，接收窗口才能往前滑动，然后那些已经接收并且被确认的「有序」数据就可以被应用层读取。（但是，当接收窗口收到的数据不是有序的）

                案例：比如收到第 33～40 字节的数据，由于第 32 字节数据没有收到， 接收窗口无法向前滑动，那么即使先收到第 33～40 字节的数据，这些数据也无法被应用层读取的。只有当发送方重传了第 32 字节数据并且被接收方收到后，接收窗口才会往前滑动，然后应用层才能从内核读取第 32～40 字节的数据

QUIC如何解决队头阻塞问题的？

1. 在一条 QUIC 连接上可以并发发送多个 HTTP 请求 (Stream)。

2. 但是，QUIC 给每一个 Stream 都分配了一个独立的滑动窗口，这样使得一个连接上的多个 Stream 之间没有依赖关系，都是相互独立的，各自控制的滑动窗口

     

QUIC如何做流量控制的？

TCP 流量控制是通过让「接收方」告诉「发送方」，它（接收方）的接收窗口有多大，从而让「发送方」根据「接收方」的实际接收能力控制发送的数据量 。在前面说到，

        1. TCP 的发送窗口在收到对已发送数据的顺序确认 ACK后，发送窗口才能往前滑动，否则停止滑动。

        2. TCP 的接收窗口在收到有序的数据后，接收窗口才能往前滑动，否则停止滑动；

        QUIC 是基于 UDP 传输的，而 UDP 没有流量控制，因此 QUIC 实现了自己的流量控制机制。不过，QUIC 的滑动窗口滑动的条件跟 TCP 有所差别的。QUIC实现了2中级别的流量控制：stream、connection。

1. stream级别的流量控制

        回想一下 TCP，当发送方发送 seq1、seq2、seq3 报文，由于 seq2 报文丢失了，接收方收到 seq1 后会 ack1，然后接收方收到 seq3 后还是回 ack1（因为没有收到 seq2），这时发送窗口无法往前滑动。

        是，QUIC 就不一样了，即使中途有报文丢失，发送窗口依然可以往前滑动，具体怎么做到的呢？我们来看看。        

① 最开始，接收方的接收窗口初始状态如下：

        

② 接着，接收方收到了发送方发送过来的数据，有的数据被上层读取了，有的数据丢包了，此时的接收窗口状况如下：

         

        可以看到，即使中间有数据包丢失了，也不会影响后面数据的接收。接收窗口的左边界取决于接收到的最大偏移字节数，此时的接收窗口 = 最大窗口数 - 接收到的最大偏移数，这里就跟 TCP 不一样了。

        那接收窗口触发的滑动条件是什么呢？看下图：

                

        当图中的绿色部分数据超过最大接收窗口的一半后，最大接收窗口向右移动，同时给对端发送「窗口更新帧」。当发送方收到接收方的窗口更新帧后，发送窗口也会往前滑动，即使中途有丢包，依然也会滑动，这样就防止像 TCP 那样在出现丢包的时候，导致发送窗口无法移动，从而避免了无法继续发送数据

        在前面我们说过，每个 Stream 都有各自的滑动窗口，不同 Stream 互相独立，队头的 Stream A 被阻塞后，不妨碍 StreamB、C的读取。而对于 TCP 而言，其不知道将不同的 Stream 交给上层哪一个请求，因此同一个Connection内，Stream A 被阻塞后，StreamB、C 必须等待。

        总结：QUIC 协议中同一个 Stream 内，滑动窗口的移动仅取决于接收到的最大字节偏移（尽管期间可能有部分数据未被接收），而对于 TCP 而言，窗口滑动必须保证此前的 packet 都有序的接收到了，其中一个 packet 丢失就会导致窗口等待。 

2. connection级别的流量控制

        而对于 Connection 级别的流量窗口，其接收窗口大小就是各个 Stream 接收窗口大小之和。

Connection 流量控制

上图所示的例子，所有 Streams 的最大窗口数为 120，其中：

        Stream 1 的最大接收偏移为 100，可用窗口 = 120 - 100 = 20

        Stream 2 的最大接收偏移为 90，可用窗口 = 120 - 90 = 30

        Stream 3 的最大接收偏移为 110，可用窗口 = 120 - 110 = 10

那么，整个 Connection 的可用窗口 = 20 + 30 + 10 = 60

QUIC如何做拥塞控制的？

        QUIC 协议当前默认使用了 TCP 的 Cubic 拥塞控制算法（我们熟知的慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复策略），同时也支持 CubicBytes、Reno、RenoBytes、BBR、PCC 等拥塞控制算法，相当于将 TCP 的拥塞控制算法照搬过来了，QUIC 是如何改进 TCP 的拥塞控制算法的呢？

        QUIC 是处于应用层的，应用程序层面就能实现不同的拥塞控制算法，不需要操作系统，不需要内核支持。这是一个飞跃，因为传统的 TCP 拥塞控制，必须要端到端的网络协议栈支持，才能实现控制效果。而内核和操作系统的部署成本非常高，升级周期很长，所以 TCP 拥塞控制算法迭代速度是很慢的。

        而 QUIC 可以随浏览器更新，QUIC 的拥塞控制算法就可以有较快的迭代速度。

        TCP 更改拥塞控制算法是对系统中所有应用都生效，无法根据不同应用设定不同的拥塞控制策略。但是因为 QUIC 处于应用层，所以就可以针对不同的应用设置不同的拥塞控制算法，这样灵活性就很高了。

QUIC更快的建立连接？

        对于 HTTP/1 和 HTTP/2 协议，TCP 和 TLS 是分层的，分别属于内核实现的传输层、openssl 库实现的表示层，因此它们难以合并在一起，需要分批次来握手，先 TCP 握手（1RTT），再 TLS 握手（2RTT），所以需要 3RTT 的延迟才能传输数据，就算 Session 会话服用，也需要至少 2 个 RTT。

        HTTP/3 在传输数据前虽然需要 QUIC 协议握手，这个握手过程只需要 1 RTT，握手的目的是为确认双方的「连接 ID」，连接迁移就是基于连接 ID 实现的。

        但是 HTTP/3 的 QUIC 协议并不是与 TLS 分层，而是QUIC 内部包含了 TLS，它在自己的帧会携带 TLS 里的“记录”，再加上 QUIC 使用的是 TLS1.3，因此仅需 1 个 RTT 就可以「同时」完成建立连接与密钥协商，甚至在第二次连接的时候，应用数据包可以和 QUIC 握手信息（连接信息 + TLS 信息）一起发送，达到 0-RTT 的效果。

        如下图右边部分，HTTP/3 当会话恢复时，有效负载数据与第一个数据包一起发送，可以做到 0-RTT：

        

RPC和http有什么区别

1. RPC是方法，http是传输协议。其实两者不是一个类型，没有什么可比性
2. 传输协议
   1. RPC：tcp协议、http协议
   2. http：http协议
3. 传输效率
   1. RPC ①如果使用自定义的TCP协议，可以让请求头的信息更少 ②使用http2.0协议，传输效率也很高
   2. http：请求头中包含很多无用的信息，比如refer，keepalivetime，last-modify等信息。在流量大的时候，每次请求多几个字节，影响效率
4. 性能
   1. RPC：可以基于thrift或pb来实现二进制传输
   2. http：也可以使用pb，但是目前主流的浏览器大部分是使用json文本传输

protobuf压缩

optional uint64 id = 1;

序列号 + 类型 = 序列号<<3 | 类型

id保存的值：采用base128压缩

GRPC原理