HTTP/2 frame format

Reco

以往的HTTP,我们习惯了和head /body 打交道。而在HTTP2,取而代之的是幀(Frame)。它将会成为协议中的最小通讯单位——所有的数据,head,body都会打包到Frame内发送。Frame 有很多类型,比如 header frame, data frame (以后...,不本文就会继续讲到)。

通过Frame 好处多多(还有后面要提到的流),一起可以完成多播和次序交错的通讯——很大的新特性。

开门见山,看看幀格式(头 9 字节是幀头部,后面的都是有效载荷):

 +-----------------------------------------------+
 |                 Length (24)                   |
 +---------------+---------------+---------------+
 |   Type (8)    |   Flags (8)   |
 +-+-------------+---------------+-------------------------------+
 |R|                 Stream Identifier (31)                      |
 +=+=============================================================+
 |                   Frame Payload (0...)                      ...
 +---------------------------------------------------------------+

Frame 构成定义:

 - **Length** :帧主体长度。24 bits unsigned int
 - **Type** : 类型(8 bits)。
 - **Flags** : 特定的Type,有一组特定的flag,以便对type做更多约定
 - **R** : 保留(1bit)。语义未设置并且必须在发送的时候设置为 0 
 - **Stream Identifier** : 流标识符(31 bytes)。

每次看到报文格式定义中‘保留’字样我就乐不可支。我太喜欢标准定义者的作派了。

因为,‘保留’就是,可以不看不了解它。所以这样看起来,其实Frame Head就3条有意义的字段,分别指明: Frame的类型、Frame的内容长度、Frame 所属的流。世界清净了。至于‘长度’,当然重要,可是不写程序码之前,也可以不看。

细化类型Type

差不多就是照抄下规范了 :)

Frame Type      Code    
DATA            0x0 
HEADERS         0x1 
PRIORITY        0x2 
RST_STREAM      0x3 
SETTINGS        0x4 
PUSH_PROMISE    0x5 
PING            0x6 
GOAWAY          0x7 
WINDOW_UPDATE   0x8 
CONTINUATION    0x9 

细化length

Length是指有效载荷(Payload)的长度。不包括Frame Header的长度(是啊,没有必要嘛)。比如我们要发送一个16进制的‘12345678’ 给对方,Length 就是 4 ,不是 8+ 4 = 12 。

细化Stream

为什么说需要标示流呢? 因为HTTP2场景下,TCP Connection不再只有一对请求+响应了——可以有多个响应。这些响应打包到多个Frame,在一个 Connection 上混合交错的发。接收方必须知道每个Frame属于那个Response,这就是流所标示的了。

有点不清不楚,不过,我会上代码的。语言停止之处,代码发生。

案例

我们要发送 0x12345678,流编号为 10 ,类型为DATA,那么这个Frame的16进制表达就是:

'000004' + '00' + '00' + '0000000A' +   '12345678'

Testcase

如下为go语言的代码testcase,对一个数据Frame做编码和解码,双向验证一个 frame的生成过程。代码来自:

func TestWriteData(t *testing.T) {
    fr, buf := testFramer()
    var streamID uint32 = 1<<24 + 2<<16 + 3<<8 + 4
    data := []byte("ABC")
    fr.WriteData(streamID, true, data)
    const wantEnc = "\x00\x00\x03\x00\x01\x01\x02\x03\x04ABC"
    if buf.String() != wantEnc {
        t.Errorf("encoded as %q; want %q", buf.Bytes(), wantEnc)
    }
    f, err := fr.ReadFrame()
    if err != nil {
        t.Fatal(err)
    }
    df, ok := f.(*DataFrame)
    if !ok {
        t.Fatalf("got %T; want *DataFrame", f)
    }
    if !bytes.Equal(df.Data(), data) {
        t.Errorf("got %q; want %q", df.Data(), data)
    }
    if f.Header().Flags&1 == 0 {
        t.Errorf("didn't see END_STREAM flag")
    }
}

细化Flag

上面提到了特定的Type,有不同的Flag,到底有什么?(TODO: 看了代码来补充细节:)

图片描述
图来自于:http://search.cpan.org/~crux/Protocol-HTTP2-0.14/lib/Protocol/HTTP2/Frame.pm

Ref:

  1. 一个github的repo,内有丰富的Frame种类和编码后的字节结果
  2. go 写的http2库,作者说以后会变成标准库。所以,特别值得看,比1还容易懂

疑问(已解决,文字已经更改)

标准提到的Frame Header是 8字节。但是 4 代码中,header长度为 9 ;node-http2 内的lib/framer.js 内func commonHeader也是长度9的header。看起来和标准是矛盾的?我哪里没有弄明白呢。

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