解析HTTP协议头部：领略Keep-Alive模式的灵动连接魅力
HTTP 协议头部详解
HTTP协议头部是HTTP请求和响应消息的重要组成部分，它们允许客户端和服务器传递附加信息。HTTP头部由名称和值组成，名称不区分大小写，后面跟随一个冒号和具体的值。
HTTP头部分类
HTTP头部可以根据不同的上下文进行分类：
请求头部：包含有关要获取的资源或客户端的更多信息。
响应头部：包含有关响应的额外信息，例如响应的位置或服务器信息。
实体头部：包含资源主体的信息，如MIME类型或编码方案。
通用头部：同时适用于请求和响应消息，但与消息主体无关的信息。
常见HTTP头部
以下是一些常见的HTTP头部及其作用：
| 序号 | 字段 | 字段解释 |
|---|---|---|
| 1 | Accept | 告诉 WEB 服务器自己接受什么介质类型，/ 表示任何类型，type/* 表示该类型下的所有子类型，type/sub-type。 |
| 2 | Accept-Charset | 浏览器申明自己接收的字符集 Accept-Encoding： 浏览器申明自己接收的编码方法，通常指定压缩方法，是否支持压缩，支持什么压缩方法（gzip，deflate） Accept-Language：浏览器申明自己接收的语言 语言跟字符集的区别：中文是语言，中文有多种字符集，比如big5，gb2312，gbk等等。 |
| 3 | Accept-Ranges | WEB服务器表明自己是否接受获取其某个实体的一部分（比如文件的一部分）的请求。bytes：表示接受，none：表示不接受。 |
| 4 | Age | 当代理服务器用自己缓存的实体去响应请求时，用该头部表明该实体从产生到现在经过多长时间了。 |
| 5 | Authorization | 当客户端接收到来自WEB服务器的 WWW-Authenticate 响应时，用该头部来回应自己的身份验证信息给WEB服务器。 |
| 6 | Cache-Control | 请求：no-cache（不要缓存的实体，要求现在从WEB服务器去取） max-age：（只接受 Age 值小于 max-age 值，并且没有过期的对象） max-stale：（可以接受过去的对象，但是过期时间必须小于 max-stale 值） min-fresh：（接受其新鲜生命期大于其当前 Age 跟 min-fresh 值之和的缓存对象） 响应：public(可以用 Cached 内容回应任何用户) private（只能用缓存内容回应先前请求该内容的那个用户） no-cache（可以缓存，但是只有在跟WEB服务器验证了其有效后，才能返回给客户端） max-age：（本响应包含的对象的过期时间） ALL: no-store（不允许缓存） |
| 7 | Connection | 请求：close（告诉WEB服务器或者代理服务器，在完成本次请求的响应后，断开连接，不要等待本次连接的后续请求了）。 keepalive（告诉WEB服务器或者代理服务器，在完成本次请求的响应后，保持连接，等待本次连接的后续请求）。 响应：close（连接已经关闭）。 keepalive（连接保持着，在等待本次连接的后续请求）。 Keep-Alive：如果浏览器请求保持连接，则该头部表明希望 WEB 服务器保持连接多长时间（秒）。例如：Keep-Alive：300 |
| 8 | Content-Encoding | WEB服务器表明自己使用了什么压缩方法（gzip，deflate）压缩响应中的对象。例如：Content-Encoding：gzip |
| 9 | Content-Language | WEB 服务器告诉浏览器自己响应的对象的语言。 |
| 10 | Content-Length | WEB 服务器告诉浏览器自己响应的对象的长度。例如：Content-Length: 26012 |
| 11 | Content-Range | WEB 服务器表明该响应包含的部分对象为整个对象的哪个部分。例如：Content-Range: bytes 21010-47021/47022 |
| 12 | Content-Type | WEB 服务器告诉浏览器自己响应的对象的类型。例如：Content-Type：application/xml |
| 13 | ETag | 就是一个对象（比如URL）的标志值，就一个对象而言，比如一个 html 文件，如果被修改了，其 Etag 也会别修改，所以ETag 的作用跟 Last-Modified 的作用差不多，主要供 WEB 服务器判断一个对象是否改变了。比如前一次请求某个 html 文件时，获得了其 ETag，当这次又请求这个文件时，浏览器就会把先前获得的 ETag 值发送给WEB 服务器，然后 WEB 服务器会把这个 ETag 跟该文件的当前 ETag 进行对比，然后就知道这个文件有没有改变了。 |
| 14 | Expired | WEB服务器表明该实体将在什么时候过期，对于过期了的对象，只有在跟WEB服务器验证了其有效性后，才能用来响应客户请求。是 HTTP/1.0 的头部。例如：Expires：Sat, 23 May 2009 10:02:12 GMT |
| 15 | Host | 客户端指定自己想访问的WEB服务器的域名/IP 地址和端口号。例如：Host：rss.sina.com.cn |
| 16 | If-Match | 如果对象的 ETag 没有改变，其实也就意味著对象没有改变，才执行请求的动作。 |
| 17 | If-None-Match | 如果对象的 ETag 改变了，其实也就意味著对象也改变了，才执行请求的动作。 |
| 18 | If-Modified-Since | 如果请求的对象在该头部指定的时间之后修改了，才执行请求的动作（比如返回对象），否则返回代码304，告诉浏览器 该对象没有修改。例如：If-Modified-Since：Thu, 10 Apr 2008 09:14:42 GMT |
| 19 | If-Unmodified-Since | 如果请求的对象在该头部指定的时间之后没修改过，才执行请求的动作（比如返回对象）。 |
| 20 | If-Range | 浏览器告诉 WEB 服务器，如果我请求的对象没有改变，就把我缺少的部分给我，如果对象改变了，就把整个对象给我。浏览器通过发送请求对象的 ETag 或者 自己所知道的最后修改时间给 WEB 服务器，让其判断对象是否改变了。总是跟 Range 头部一起使用。 |
| 21 | Last-Modified | WEB 服务器认为对象的最后修改时间，比如文件的最后修改时间，动态页面的最后产生时间等等。例如：Last-Modified：Tue, 06 May 2008 02:42:43 GMT |
| 22 | Location | WEB 服务器告诉浏览器，试图访问的对象已经被移到别的位置了，到该头部指定的位置去取。例如：Location：http://i0.sinaimg.cn/dy/deco/2008/0528/sinahome_0803_ws_005_text_0.gif |
| 23 | Pramga | 主要使用 Pramga: no-cache，相当于 Cache-Control： no-cache。例如：Pragma：no-cache |
| 24 | Proxy-Authenticate | 代理服务器响应浏览器，要求其提供代理身份验证信息。Proxy-Authorization：浏览器响应代理服务器的身份验证请求，提供自己的身份信息。 |
| 25 | Range | 浏览器（比如 Flashget 多线程下载时）告诉 WEB 服务器自己想取对象的哪部分。例如：Range: bytes=1173546- |
| 26 | Referer | 浏览器向 WEB 服务器表明自己是从哪个 网页/URL 获得/点击 当前请求中的网址/URL。例如：Referer：http://www.sina.com/ |
| 27 | Server | WEB 服务器表明自己是什么软件及版本等信息。例如：Server：Apache/2.0.61 (Unix) |
| 28 | User-Agent | 浏览器表明自己的身份（是哪种浏览器）。例如：User-Agent：Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 5.1; zh-CN; rv:1.8.1.14) Gecko/20080404 Firefox/2、0、0、14 |
| 29 | Transfer-Encoding | WEB 服务器表明自己对本响应消息体（不是消息体里面的对象）作了怎样的编码，比如是否分块（chunked）。例如：Transfer-Encoding: chunked |
| 30 | Vary | WEB服务器用该头部的内容告诉 Cache 服务器，在什么条件下才能用本响应所返回的对象响应后续的请求。假如源WEB服务器在接到第一个请求消息时，其响应消息的头部为：Content- Encoding: gzip; Vary: Content-Encoding那么 Cache 服务器会分析后续请求消息的头部，检查其 Accept-Encoding，是否跟先前响应的 Vary 头部值一致，即是否使用相同的内容编码方法，这样就可以防止 Cache 服务器用自己 Cache 里面压缩后的实体响应给不具备解压能力的浏览器。例如：Vary：Accept-Encoding |
| 31 | Via | 列出从客户端到 OCS 或者相反方向的响应经过了哪些代理服务器，他们用什么协议（和版本）发送的请求。当客户端请求到达第一个代理服务器时，该服务器会在自己发出的请求里面添 加 Via 头部，并填上自己的相关信息，当下一个代理服务器收到第一个代理服务器的请求时，会在自己发出的请求里面复制前一个代理服务器的请求的Via 头部，并把自己的相关信息加到后面，以此类推，当 OCS 收到最后一个代理服务器的请求时，检查 Via 头部，就知道该请求所经过的路由。例如：Via：1.0236.D0707195.sina.com.cn:80(squid/2.6.STABLE13) |
HTTP头部示例
一个典型的HTTP请求头部示例：
一个典型的HTTP响应头部示例：
HTTP Keep-Alive 模式详解
什么是Keep-Alive模式
Keep-Alive模式，也称为持久连接或连接重用，是一种在HTTP协议中使用的机制，它允许在一个TCP连接上发送多个HTTP请求和响应，而不需要为每个请求/响应对重新建立连接。
在HTTP/1.0中，默认是关闭Keep-Alive的，需要在HTTP头中加入Connection: Keep-Alive来启用。而在HTTP/1.1中，默认启用Keep-Alive，如果需要关闭，需要加入Connection: close。
启用Keep-Alive的优点
启用Keep-Alive模式可以显著提高性能和效率，主要优点包括：
减少连接开销：避免了频繁建立和关闭TCP连接的开销，减少了网络延迟。
提高数据传输效率：在高并发场景下，可以更快地处理多个请求。
资源节约：减少了服务器和客户端的系统资源消耗，如CPU和内存的使用。
Keep-Alive的工作原理
当客户端发送一个带有Connection: Keep-Alive头部的请求时，它告诉服务器希望保持连接。服务器如果支持Keep-Alive，会在响应中也包含Connection: Keep-Alive头部，并可能附带一些额外的参数，如Keep-Alive: timeout=5, max=100，这里的timeout=5表示连接将保持5秒的活动状态，max=100表示在这个连接上最多可以发送100个请求。
Keep-Alive的使用方法
客户端和服务器都可以通过设置HTTP头部来启用Keep-Alive。例如，在Apache服务器中，可以在配置文件中设置KeepAlive On来启用Keep-Alive功能，并通过MaxKeepAliveRequests和KeepAliveTimeout来设置每个连接允许的最大请求数和连接的保持时间。
Keep-Alive的优缺点
尽管Keep-Alive提供了许多优点，但它也有一些缺点：
占用连接资源：如果有大量的空闲连接保持打开状态，会占用服务器的连接资源，可能导致服务器性能下降。
连接管理复杂：需要服务器和客户端进行更复杂的连接管理，例如处理连接超时、最大请求数等情况。
HTTP/2 对 Keep-Alive 的改进
HTTP/2采用了二进制分帧和多路复用技术，允许在一个TCP连接上同时并行发送多个请求和响应，而无需像HTTP/1.1中的Keep-Alive那样按顺序处理请求。这进一步提高了性能和资源利用率，使得HTTP/2在处理大量请求时更加高效。
总结
HTTP中的Keep-Alive字段是一项重要的性能优化技术，它通过允许在一个TCP连接上处理多个请求和响应，有效减少了连接开销，提高了网络传输效率。尽管它存在一些缺点，但在HTTP/1.1时代仍然发挥着重要作用。随着HTTP/2的普及，连接复用技术得到了进一步的提升，但Keep-Alive的基本思想依然为网络性能优化奠定了基础。开发者在实际应用中，需要根据具体的场景和需求，合理使用Keep-Alive机制，以实现最佳的性能和资源利用。
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