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长连接

 
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 长连接应该翻译为keep-alive connection,或者是 persistent connection,而不是我们直译为Long Connection,否则你在英文文档中不好查到这方面的资料的,以下是维基百科针对长连接的说明:
    http://en.wikipedia.org/wiki/HTTP_persistent_connection
    以下是我的部分翻译:

     HTTP长连接(持久化连接)
        以下是一张连接与接连接的区别
http://img.my.csdn.net/uploads/201112/24/0_1324729533QJ15.gif
               
HTTP长连接,英文的说话有这么几种:HTTP persistent connection、HTTP keep-alive或者 HTTP connection reuse,是用来在一个TCP连接的基础之上,发送多个HTTP请求以及接收多个HTTP响应,这是为了避免每一次请求都去打开一个新的连接。
在HTTP 1.0标准的时候,关于如何保持是没有官方标准支持长连接,这个时候客户端和服务端如果需要建立长连接,那客户端的发起请求的时候,就需要在请求头中带一个表示长连接请求头:
Connection: Keep-Alive
如果服务端同意长连接请求,那么服务端在返回头中增加响应头:
Connection: Keep-Alive
这样就建立了一个长连接,当客户端与服务端的某一方或者同时关闭连接的时候,或者网络原因,这个连接才会断掉。
在HTTP 1.1标准中,所有的请求都认为是长连接,这个时候HTTP长连接的建立不再需要标识单独的长连接信息。然而,在apache2.0中默认的连接超时时间是15秒,而2.2中默认是5秒,减少超时时间是为了服务器能够响更多的请求。
长连接的优点:
1、减少CPU及内存的使用,因为不需要经常的建立及关闭连接,当然高峰并发时CPU及内存也是比较多的;
2、2、允许HTTP pipelining(HTTP 1.1中支持)的请求及响应模式:
为了便于理解HTTP pipelining,参见下图:
http://img.my.csdn.net/uploads/201112/24/0_132472959384FO.gif

3、减少网络的堵塞,因为减少了TCP请求;
4、减少后续请求的响应时间,因为此时不需要建立TCP,也不需要TCP握手等过程;
5、当发生错误时,可以在不关闭连接的情况下进行提示;
根据RFC 2616 (page 46)的标准定义,单个客户端不允许开启2个以上的长连接,这个标准的目的是减少HTTP响应的时候,减少网络堵塞。
长连接的缺点:可能会损害服务器的整体性能,如apache的长连接时间的长短,直接影响到服务器的并发数。
长连接在浏览器中的使用情况:
Netscape从4.05开始支持,Netscape不是通过timeout来关闭长连接,它是将空闲连接放置到一个队列中,当有需要向其它服务端建立长连接时,这个时候,它根据LRU(Least Recently Used)算法进行处理,即将最使少使用的空闲连接KILL掉;
IE从4.0.1开始支持,IE6、7只支持两个长连接,IE8支持6个,IE 60秒为默认的超时时间,这个值可以在注册表中修改;
FF类似IE通过timeout管理长连接,不过,默的是115秒,这个是可能通过配置进行更改的;
Opera从4.0开始支持长连接,长连接数可以自定义;

 

 

一、什么是HTTP Keep Alive
 
HTTP Keep-Alive 很大程序上被误解了,下面介绍一下它在HTTP/1.0和HTTP/1.1版本下是如何工作的,以及其在JAVA中的运行原理及优化建议。
HTTP是一个请求<->响应模式的典型范例,即客户端向服务器发送一个请求信息,服务器来响应这个信息。在老的HTTP版本中,每个请求都将被创建一个新的客户端->服务器的连接,在这个连接上发送请求,然后接收请求。这样的模式有一个很大的优点就是,它很简单,很容易理解和编程实现;它也有一个很大的缺点就是,它效率很低,因此Keep-Alive被提出用来解决效率低的问题。
 
 
具体说,HTTP构建在TCP之上。在HTTP早期实现中,每个HTTP请求都要打开一个socket连接。这种做效率很低,因为一个Web 页面中的很多HTTP请求都指向同一个服务器。例如,很多为Web页面中的图片发起的请求都指向一个通用的图片服务器。持久连接的引入解决了多对已请求服务器导致的socket连接低效性的问题。它使浏览器可以再一个单独的连接上进行多个请求。浏览器和服务器使用Connection头ilai指出对Keep-Alive的支持。
 
HTTP/1.0
 
 在HTTP/1.0版本中,并没有官方的标准来规定Keep-Alive如何工作,因此实际上它是被附加到HTTP/1.0协议上,如果客户端浏览器支持Keep-Alive,那么就在HTTP请求头中添加一个字段 Connection: Keep-Alive,当服务器收到附带有Connection: Keep-Alive的请求时,它也会在响应头中添加一个同样的字段来使用Keep-Alive。这样一来,客户端和服务器之间的HTTP连接就会被保持,不会断开(超过Keep-Alive规定的时间,意外断电等情况除外),当客户端发送另外一个请求时,就使用这条已经建立的连接
 
HTTP/1.1
 
在HTTP/1.1版本中,官方规定的Keep-Alive使用标准和在HTTP/1.0版本中有些不同,默认情况下所在HTTP1.1中所有连接都被保持,除非在请求头或响应头中指明要关闭:Connection: Close  ,这也就是为什么Connection: Keep-Alive字段再没有意义的原因。另外,还添加了一个新的字段Keep-Alive:,因为这个字段并没有详细描述用来做什么,可忽略它
 
 
二、HTTP Keep Alive的注意点
 
Not reliable(不可靠)
 
HTTP是一个无状态协议,这意味着每个请求都是独立的,Keep-Alive没能改变这个结果。另外,Keep-Alive也不能保证客户端和服务器之间的连接一定是活跃的,在HTTP1.1版本中也如此。唯一能保证的就是当连接被关闭时你能得到一个通知,所以不应该让程序依赖于Keep-Alive的保持连接特性,否则会有意想不到的后果
 
 
Keep-Alive和POST
 
在HTTP1.1细则中规定了在一个POST消息体后面不能有任何字符,还指出了对于某一个特定的浏览器可能并不遵循这个标准(比如在POST消息体的后面放置一个CRLF符)。而据我所知,大部分浏览器在POST消息体后都会自动跟一个CRLF符再发送,如何解决这个问题呢?根据上面的说明在POST请求头中禁止使用Keep-Alive,或者由服务器自动忽略这个CRLF,大部分服务器都会自动忽略,但是在未经测试之前是不可能知道一个服务器是否会这样做。
 
 
三、闲聊Java实现
 
Java实现--客户端
 
在客户端,Java抽象了Keep-Alive,和程序员分享离开来,HttpURLConnection类自动实现了Keep-Alive,如果程序员没有介入去操作Keep-Alive,Keep-Alive会通过客户端内部的一个HttpURLConnection类的实例对象来自动实现。也就是说,在java中keep-alive是由一个Java类库来实现的,但在其他类库中不一定可用。
 
 Java实现--服务器端
 
在服务器端,Java依然是将Keep-Alive抽象出来,HttpServlet、HttpServletRequest、和HttpServletResponse类自动实现 了Keep-Alive。这种情况下一些由第三方控制的操作是可能的,如在KeepAliveServlet中提到的JavaWebServer,Keep-Alive是否启用由两个因素决定,内容长度和输出大小,如果内容长度是响应的一部分(即这段内容长度输出后还有内容需要输出),则Keep-Alive被启用(当然需要客户端支持的情况下);如果内容长度未设定,则Servlet会试着计算响应缓冲区长度以确定内容长度,在Javasoft实现中,使用一个4KB的缓冲区(相当于上面说的响应)。也就是说如果内容长度未设定,并且返回数据超过4KB,此时相当于内容长度大于响应长度,而不是响应长度一部分,Keep-Alive就不会被启用 。
 
四、HTTP Keep Alive 优化例子与总结
 
4.1 例子分析
 
问题现象: 一个JSP页面,居然要耗时40多秒。网页中有大量的图片的CSS
 问题解决: 原因也找了半天,原来Apache配置里面,把Keep-Alive的开关关闭了。这个是个大问题,工程师为什么要关闭它,原来他考虑的太简单了,我们知道Apache适合处于短连接的请求,处理时间越短,并发数才能上去,原来他是这么考虑,但是没有办法,只能这样了,还是打开Keep-Alive开关吧。
 
 当然,不是所有的情况都设置KeepAlive为On,下面的文字总结比较好:
 
【在使用apache的过程中,KeepAlive属性我一直保持为默认值On,其实,该属性设置为On还是Off还是要具体问题具体分析的,在生产环境中的影响还是蛮大的。
 
KeepAlive选项到底有什么用处?如果你用过Mysql ,应该知道Mysql的连接属性中有一个与KeepAlive 类似的Persistent Connection,即:长连接(PConnect)。该属性打开的话,可以使一次TCP连接为同一用户的多次请求服务,提高了响应速度。
 
比如很多网页中图片、CSS、JS、Html都在一台Server上,当用户访问其中的Html网页时,网页中的图片、Css、Js都构成了访问请求,打开KeepAlive 属性可以有效地降低TCP握手的次数(当然浏览器对同一域下同时请求的图片数有限制,一般是2 见下文章节 减少域名解释的开销),减少httpd进程数,从而降低内存的使用(假定prefork模式)。MaxKeepAliveRequests 和KeepAliveTimeOut 两个属性在KeepAlive =On时起作用,可以控制持久连接的生存时间和最大服务请求数。
 
不过,上面说的只是一种情形,那就是静态网页居多的情况下,并且网页中的其他请求与网页在同一台Server上。当你的应用动态程序(比如:php )居多,用户访问时由动态程序即时生成html内容,html内容中图片素材和Css、Js等比较少或者散列在其他Server上时,KeepAlive =On反而会降低Apache 的性能。为什么呢?
 
前面提到过,KeepAlive =On时,每次用户访问,打开一个TCP连接,Apache 都会保持该连接一段时间,以便该连接能连续为同一client服务,在KeepAliveTimeOut还没到期并且MaxKeepAliveRequests还没到阈值之前,Apache 必然要有一个httpd进程来维持该连接,httpd进程不是廉价的,他要消耗内存和CPU时间片的。假如当前Apache 每秒响应100个用户访问,KeepAliveTimeOut=5,此时httpd进程数就是100*5=500个(prefork 模式),一个httpd进程消耗5M内存的话,就是500*5M=2500M=2.5G,夸张吧?当然,Apache 与Client只进行了100次TCP连接。如果你的内存够大,系统负载不会太高,如果你的内存小于2.5G,就会用到Swap,频繁的Swap切换会加重CPU的Load。
 
现在我们关掉KeepAlive ,Apache 仍然每秒响应100个用户访问,因为我们将图片、js、css等分离出去了,每次访问只有1个request,此时httpd的进程数是100*1=100个,使用内存100*5M=500M,此时Apache 与Client也是进行了100次TCP连接。性能却提升了太多。
 
4.2 总结
 
1、当你的Server内存充足时,KeepAlive =On还是Off对系统性能影响不大。
 2、当你的Server上静态网页(Html、图片、Css、Js)居多时,建议打开KeepAlive 。
 3、当你的Server多为动态请求(因为连接数据库,对文件系统访问较多),KeepAlive 关掉,会节省一定的内存,节省的内存正好可以作为文件系统的Cache(vmstat命令中cache一列),降低I/O压力。
 PS:当KeepAlive =On时,KeepAliveTimeOut的设置其实也是一个问题,设置的过短,会导致Apache 频繁建立连接,给Cpu造成压力,设置的过长,系统中就会堆积无用的Http连接,消耗掉大量内存,具体设置多少,可以进行不断的调节,因你的网站浏览和服务器配置 而异。
 
4.3 减少域名解释的开销
 
对于HTTP/1.0来说可以充分利用浏览器默认最大并发连接数比HTTP/1.1多的好 处,实现不增加新域名的开销而更高的并行下载,减少域名解释的开销(注:IE 6,7在HTTP/1.0中默认最大并发连接数为4,在HTTP/1.1中默认最大并发连接数为2,IE8都为6,Firefox2在HTTP/1.0中 默认最大并发连接数为2 在HTTP/1.1中默认最大并发连接数为8,firefox 3默认都是6),根据10年7月Google索引的42亿个网页的统计报告,每张网页里包含29.39个图片,7.09个外部脚本,3.22个外部CSS 样式表,如果设置了Keep-Alive并且合理控制Keep-Alive TimeOut这个参数可以大量的节约连接的开销,提高相应速度。如果设置不好,在大并发的情况小,因维持大量连接而使服务器资源耗尽,而对于目前国内大 部分的用户使用的还是IE6,7的情况

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评论
1 楼 大大灰狼 2015-01-15  
为什么没有回复,楼主,我给你点个赞吧!

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