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雖然HTTP/2目前已經逐漸的在各大網站上開始了使用，但是在目前最新的Node.js上仍然處于實驗性API，還沒有能有效解決生產環境各種問題的應用示例。因此在應用HTTP/2的道路上我自己也遇到了許多坑，下面介紹了項目的主要架構與開發中遇到的問題及解決方式，也許會對你有一點點啟示。
配置
雖然W3C的規范中沒有規定HTTP/2協議一定要使用ssl加密，但是支持非加密的HTTP/2協議的瀏覽器實在少的可憐，因此我們有必要申請一個自己的域名和一個ssl證書。
本項目的測試域名是 you.keyin.me ，首先我們去域名提供商那把測試服務器的地址綁定到這個域名上。然后使用Let's Encrypt生成一個免費的SSL證書：
sudo certbot certonly --standalone -d you.keyin.me
輸入必要信息并通過驗證之后就可以在 /etc/letsencrypt/live/you.keyin.me/ 下面找到生成的證書了。
改造Koa
Koa是一個非常簡潔高效的Node.js服務器框架，我們可以簡單改造一下來讓它支持HTTP/2協議：
class KoaOnHttps extends Koa {
constructor() {
super();
}
get options() {
return {
key: fs.readFileSync(require.resolve('/etc/letsencrypt/live/you.keyin.me/privkey.pem')),
cert: fs.readFileSync(require.resolve('/etc/letsencrypt/live/you.keyin.me/fullchain.pem'))
};
}
listen(...args) {
const server = http2.createSecureServer(this.options, this.callback());
return server.listen(...args);
}
redirect(...args) {
const server = http.createServer(this.callback());
return server.listen(...args);
}
}
const app = new KoaOnHttps();
app.use(sslify());
//...
app.listen(443, () => {
logger.ok('app start at:', `https://you.keyin.cn`);
});
// receive all the http request, redirect them to https
app.redirect(80, () => {
logger.ok('http redirect server start at', `http://you.keyin.me`);
});
上述代碼簡單基于Koa生成了一個HTTP/2服務器，并同時監聽80端口，通過sslify中間件的幫助自動將http協議的連接重定向到https協議。
靜態文件中間件
靜態文件中間件主要用來返回url所指向的本地靜態資源。在http/2服務器中我們可以在訪問html資源的時候通過服務器推送(Server push)將該頁面所依賴的js\css\font等資源一起推送回去。具體代碼如下：
const send = require('koa-send');
const logger = require('../util/logger');
const { push, acceptsHtml } = require('../util/helper');
const depTree = require('../util/depTree');
module.exports = (root = '') => {
return async function serve(ctx, next) {
let done = false;
if (ctx.method === 'HEAD' || ctx.method === 'GET') {
try {
// 當希望收到html時，推送額外資源。
if (/(\.html|\/[\w-]*)$/.test(ctx.path)) {
depTree.currentKey = ctx.path;
const encoding = ctx.acceptsEncodings('gzip', 'deflate', 'identity');
// server push
for (const file of depTree.getDep()) {
// server push must before response!
// https://huangxuan.me/2017/07/12/upgrading-eleme-to-pwa/#fast-skeleton-painting-with-settimeout-hack
push(ctx.res.stream, file, encoding);
}
}
done = await send(ctx, ctx.path, { root });
} catch (err) {
if (err.status !== 404) {
logger.error(err);
throw err;
}
}
}
if (!done) {
await next();
}
};
};
需要注意的是，推送的發生永遠要先于當前頁面的返回。否則服務器推送與客戶端請求可能就會出現競爭的情況，降低傳輸效率。
依賴記錄
從靜態文件中間件代碼中我們可以看到，服務器推送資源取自depTree這個對象，它是一個依賴記錄工具，記錄當前頁面 depTree.currentKey 所有依賴的靜態資源(js,css,img...)路徑。具體的實現是：
const logger = require('./logger');
const db = new Map();
let currentKey = '/';
module.exports = {
get currentKey() {
return currentKey;
},
set currentKey(key = '') {
currentKey = this.stripDot(key);
},
stripDot(str) {
if (!str) return '';
return str.replace(/index\.html$/, '').replace(/\./g, '-');
},
addDep(filePath, url, key = this.currentKey) {
if (!key) return;
key = this.stripDot(key);
if(!db.has(key)){
db.set(key,new Map());
}
const keyDb = db.get(key);
if (keyDb.size >= 10) {
logger.warning('Push resource limit exceeded');
return;
}
keyDb.set(filePath, url);
},
getDep(key = this.currentKey) {
key = this.stripDot(key);
const keyDb = db.get(key);
if(keyDb == undefined) return [];
const ret = [];
for(const [filePath,url] of keyDb.entries()){
ret.push({filePath,url});
}
return ret;
}
};
當設置好特定的當前頁 currentKey 后，調用 addDep 將方法能夠為當前頁面添加依賴，調用 getDep 方法能夠取出當前頁面的所有依賴。 addDep 方法需要寫在路由中間件中,監控所有需要推送的靜態文件請求得出依賴路徑并記錄下來：
router.get(/\.(js|css)$/, async (ctx, next) => {
let filePath = ctx.path;
if (/\/sw-register\.js/.test(filePath)) return await next();
filePath = path.resolve('../dist', filePath.substr(1));
await next();
if (ctx.status === 200 || ctx.status === 304) {
depTree.addDep(filePath, ctx.url);
}
});
服務器推送
Node.js最新的API文檔中已經簡單描述了服務器推送的寫法,實現很簡單：
exports.push = function(stream, file) {
if (!file || !file.filePath || !file.url) return;
file.fd = file.fd || fs.openSync(file.filePath, 'r');
file.headers = file.headers || getFileHeaders(file.filePath, file.fd);
const pushHeaders = {[HTTP2_HEADER_PATH]: file.url};
stream.pushStream(pushHeaders, (err, pushStream) => {
if (err) {
logger.error('server push error');
throw err;
}
pushStream.respondWithFD(file.fd, file.headers);
});
};
stream 代表的是當前HTTP請求的響應流， file 是一個對象，包含文件路徑 filePath 與文件資源鏈接 url 。先使用 stream.pushStream 方法推送一個 PUSH_PROMISE 幀，然后在回調函數中調用 responseWidthFD 方法推送具體的文件內容。
以上寫法簡單易懂，也能立即見效。網上很多文章介紹到這里就沒有了。但是如果你真的拿這樣的HTTP/2服務器與普通的HTTP/1.x服務器做比較的話，你會發現現實并沒有你想象的那么美好，盡管HTTP/2理論上能夠加快傳輸效率，但是HTTP/1.x總共傳輸的數據明顯比HTTP/2要小得多。最終兩者相比較起來其實還是HTTP/1.x更快。
Why？
答案就在于資源壓縮(gzip/deflate)上，基于Koa的服務器能夠很輕松的用上 koa-compress 這個中間件來對文本等靜態資源進行壓縮，然而盡管Koa的洋蔥模型能夠保證所有的HTTP返回的文件數據流經這個中間件，卻對于服務器推送的資源來說鞭長莫及。這樣造成的后果是，客戶端主動請求的資源都經過了必要的壓縮處理，然而服務器主動推送的資源卻都是一些未壓縮過的數據。也就是說，你的服務器推送資源越大，不必要的流量浪費也就越大。新的服務器推送的特性反而變成了負優化。
因此，為了盡可能的加快服務器數據傳輸的速度，我們只有在上方 push 函數中手動對文件進行壓縮。改造后的代碼如下，以gzip為例。
exports.push = function(stream, file) {
if (!file || !file.filePath || !file.url) return;
file.fd = file.fd || fs.openSync(file.filePath, 'r');
file.headers = file.headers || getFileHeaders(file.filePath, file.fd);
const pushHeaders = {[HTTP2_HEADER_PATH]: file.url};
stream.pushStream(pushHeaders, (err, pushStream) => {
if (err) {
logger.error('server push error');
throw err;
}
if (shouldCompress()) {
const header = Object.assign({}, file.headers);
header['content-encoding'] = "gzip";
delete header['content-length'];
pushStream.respond(header);
const fileStream = fs.createReadStream(null, {fd: file.fd});
const compressTransformer = zlib.createGzip(compressOptions);
fileStream.pipe(compressTransformer).pipe(pushStream);
} else {
pushStream.respondWithFD(file.fd, file.headers);
}
});
};
我們通過 shouldCompress 函數判斷當前資源是否需要進行壓縮，然后調用 pushStream.response(header) 先返回當前資源的 header 幀，再基于流的方式來高效返回文件內容:
Bug
經過上述改造，同樣的請求HTTP/2服務器與HTTP/1.x服務器的返回總體資源大小基本保持了一致。在Chrome中能夠順暢打開。然而進一步使用Safari測試時卻返回HTTP 401錯誤，另外打開服務端日志也能發現存在一些紅色的異常報錯。
經過一段時間的琢磨，我最終發現了問題所在:因為服務器推送的推送流是一個特殊的可中斷流，當客戶端發現當前推送的資源目前不需要或者本地已有緩存的版本，就會給服務器發送 RST 幀，用來要求服務器中斷掉當前資源的推送。服務器收到該幀之后就會立即把當前的推送流( pushStream )設置為關閉狀態，然而普通的可讀流都是不可中斷的，包括上述代碼中通過管道連接到它的文件讀取流( fileStream )，因此服務器日志里的報錯就來源于此。另一方面對于瀏覽器具體實現而言，W3C標準里并沒有嚴格規定客戶端這種情況應該如何處理，因此才出現了繼續默默接收后續資源的Chrome派與直接激進報錯的Safari派。
解決辦法很簡單，在上述代碼中插入一段手動中斷可讀流的邏輯即可。
//...
fileStream.pipe(compressTransformer).pipe(pushStream);
pushStream.on('close', () => fileStream.destroy());
//...
即監聽推送流的關閉事件，手動撤銷文件讀取流。
最后
本項目代碼開源在Github上，如果覺得對你有幫助希望能給我點個Star。
以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持億速云。
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