HTTP/2: готовимся к переходу
В прошлом году в мире сетевых технологий произошло очень важное событие: была утверждена и стандартизирована новая версия протокола HTTP — HTTP/2. HTTP/2 уже поддерживается в популярных веб-серверах: Apache, Nginx, IIS. Реализована поддержка и в большинстве современных браузеров.
Использование HTTP/2 за последнее время существенно расширилось.
По данным на середину 2015 года, процент сайтов и веб-сервисов, перешедших на HTTP/2, был невелик ― всего 0,4%. Совсем свежая статистика (январь 2016) свидетельствует о значительном росте: с 0,4 до 6,5%. Есть все основания полагать, что в ближайшее время темпы роста будут увеличиваться.
Задуматься о практических аспектах перехода на HTTP/2 стоит уже сейчас. Эту тему мы хотели бы затронуть в сегодняшней статье. Особенно нас будет интересовать проблема адаптации существующих приёмов оптимизации производительности веб-сайтов под специфику нового протокола.
Прежде чем перейти непосредственно к рассмотрению этого вопроса, обратимся к истории протокола HTTP/2 и кратко опишем основные нововведения, отличающие его от HTTP/1.1.
От HTTP к HTTP/2
Немного истории
Первое описание протокола HTTP (HyperText Transfer Protocol) было опубликовано в 1991 году. В 1999 году была разработана и описана версия HTTP 1.1, используемая и по сей день. В то далёкое время (почти 20 лет назад) веб-сайты были совсем не такими, как сейчас. За относительно небольшой период времени сайты стали «весить» гораздо больше. Домашняя страница среднестатического современного сайта содержит примерно 1,9 МБ данных: изображения, JS, CSS и многое другое.
Из-за ограничения на количество одновременных подключений в HTTP/1.1 загрузка страниц, содержащих большое количество «тяжёлого» контента, осуществляется медленно. Можно выделить два пути решения этой проблемы. Первый заключается в использовании различных техник оптимизации производительности (о некоторых из них мы уже писали), а второй — в попытке модификации самого протокола HTTP с целью устранения возможных узких мест. Рассмотрим такие попытки более подробно.
Первый масштабный проект реформирования HTTP был представлен в 2009 году инженерами Google. Это протокол SPDY, целью которого в первую очередь было ускорение работы веб-сайтов и приложений путём модификации традиционных способов приёма и отправки запросов.
SPDY требует поддержки как на стороне сервера, так и на стороне клиента. Разработчики Google создали специализированные модули для Apache (mod_spdy) и для Nginx (ngx_http_spdy_module). Поддерживается он и практически во всех популярных браузерах.
HTTP/2, представленный шестью годами позже, во многом основывается на SPDY. Новая версия HTTP была создана рабочей группой Hypertext Transfer Protocol working group. В мае 2015 года специкация HTTP/2 была опубликована как RFC 7540.
Протокол HTTP/2 обратно совместим с HTTP/1.1. Изменения, направленные на устранение узких мест и повышения производительности, во многом продолжают линию SPDY. Рассмотрим вкратце наиболее важные из них.
HTTP/2: основные нововведения
Мультиплексирование
Возможно, это самое главное преимущество HTTP/2. В HTTP/1.1 для каждого запроса требуется устанавливать отдельное TCP-соединение. Мультиплексирование же позволяет браузеру выполнять множество запросов в рамках одного TCP-соединения:
В современных браузерах количество одновременных TCP-соединений ограничено. Поэтому страницы с большим количеством статического контента загружаются не так быстро, как хотелось бы.
В HTTP/2 благодаря мультиплексированию статические элементы загружаются параллельно, и благодаря этому существенно улучшается производительность.
Приоритеты
Ещё одно нововведение HTTP/2 — это приоритизация. Каждому запросу можно назначить приоритет.
Существует два подхода к назначению приоритетов: на основе веса и на основе зависимостей.
В первом подходе каждый поток получает определённый вес. Потом на основе веса сервер распределяет нагрузку между потоками. Такой подход уже использовался в протоколе SPDY.
Второй метод, являющийся основным в HTTP/2, заключается в следующем: браузер просит сервер загружать определённые элементы контента в первую очередь. Например, сначала браузер может попросить сервер сначала загрузить CSS-файлы или JavaScript, а уже потом — HTML или изображения.
В HTTP/2 приоритизация является не обязательным, а желательным методом. Однако мультиплексирование без неё работать должным образом не будет. Скорость загрузки может быть даже ниже, чем HTTP/1.1. Ресурсы с более низким приоритетом будут занимать полосу, что приведёт снижению производительности.
Сжатие HTTP-заголовков
Современная веб-страница состоит из множества элементов: изображения, JS, CSS и другие. В запросе на загрузку каждого из этих элементов браузер передаёт HTTP-заголовок. Отправляя запрошенные элементы, сервер также добавляет к ним заголовок. Всё это сопряжено с излишним расходованием ресурсов.
В HTTP/2 заголовки передаются в сжатом виде. Благодаря этому уменьшается количество информации, которой обмениваются между собой сервер и браузер. Вместо алгоритмов gzip/deflate используется HPACK. Это снижает уязвимость к атакам типа BREACH.
HTTP/2 и безопасность
Одним из важнейших требований протокола SPDY является обязательное шифрование (HTTPS) соединения между клиентов и сервером. В HTTP/2 оно обязательного характера не имеет. Однако разработчики браузеров приняли решение внедрить новый протокол только для TLS (HTTPS)-соединений. Поэтому тем, кто задумывается о переходе на HTTP/2, нужно сначала перейти на HTTPS.
Это нужно не только для HTTP/2. В поиске Google использование безопасного соединения является одним из критериев ранжирования. Многие браузеры уже помечают сайты, не поддерживающие https, как «небезопасные». Добавим также, что многие возможности HTML5 ― например, геолокация ― без безопасного соединения будут недоступны.
Базовая настройка HTTP/2 в Nginx и Apache
Приведём краткие инструкции по включению и базовой настройке HTTP/2 в Nginx и Apache. Как уже было сказано выше, большинство современных браузеров работают с HTTP/2 только через TLS, поэтому в конфигурации вашего веб-сервера должны быть прописаны соответствующие настройки.
Nginx
Поддержка HTTP/2 реализована только в новейших версиях Nginx (1.9.5 и выше). Если у вас установлена другая версия, вам потребуется обновить её.
После этого откройте конфигурационный файл /etc/nginx/nginx.conf и найдите в секции server следующую строку:
listen 443 ssl;
и замените её на:
listen 443 ssl http2;
Сохраните внесённые изменения и перезагрузите Nginx:
$ sudo service nginx reload
Apache
В Apache HTTP/2 поддерживается только в версиях 2.4.15 и выше. Если у вас установлена более ранняя версия, выполните обновление. После этого добавьте в конфигурационный файл следующие строки:
# for a https server Protocols h2 http/1.1 # for a http server Protocols h2c http/1.1
После этого перезапустите Apache. Вот и всё — для базовой настройки этого вполне достаточно.
HTTP/2 и оптимизация сайтов
HTTP/2 обратно совместим с HTTP/1.1. Поэтому вы в принципе можете не предпринимать никаких действий: работе вашего сервиса ничего не угрожает.
Но по мере перехода популярных веб-серверов и веб-браузеров на HTTP/2 вы увидите, что ваш сайт, который когда-то был оптимизирован для увеличения скорости загрузки страниц и повышения производительности, уже работает не так быстро, как раньше.
Многие способы оптимизации, успешно используемые в HTTP/1.1, в HTTP/2 работать не будут. Некоторые из них потребуется модифицировать, а от некоторых ― отказаться вообще. Рассмотрим этот вопрос более подробно.
Объединение изображений в спрайты
В HTTP/1.1 было удобнее загрузить одно большое изображение, чем делать множество запросов и загружать много маленьких. Это обусловлено тем, что запросы ставятся в очередь друг за другом. Самый распространённый способ увеличения скорости загрузки заключался в объединении множественных небольших изображений в спрайт-файл.
Спрайт возвращался в ответ на единственный запрос. Даже если пользователь заходил на страницу, на которой находится всего одно небольшое изображение, нужно было загрузить весь спрайт.
В HTTP/2 c его мультиплексированием таких проблем нет, однако использование спрайтов в определённых ситуациях может оказаться полезным. Объединение нескольких изображений в спрайт (особенно если все эти изображения находятся на одной странице) помогает улучшить сжатие и таким образом снизить общий объём загружаемых данных.
Встраивание изображений с помощью DataURI
Ещё один популярный способ решения проблемы множественных HTTP-запросов в HTTP/1.1 ― встраивание изображений с использованием Data URI. Это существенно увеличивает в размере таблицу стилей.
Если одновременно со встраиванием изображений для оптимизации используется ещё и конкатенация JS и CSS, пользователю скорее всего придётся загрузить весь соответствующий код, даже если он не будет посещать страницу с этими изображениями.
В HTTP/2 такая практика скорее ухудшит, а не улучшит производительность.
Конкатенация JS и CSS
Для оптимизации работы сайтов часто используется конкатенация небольших CSS- и JS-файлов. Много маленьких файлов объединяются в один большой. Таким образом удаётся обойти лимит на количество HTTP-запросов.
Однако при использовании конкатенации может возникнуть та же проблема, что и со спрайтами: зайдя на какую-то одну страницу сайта, пользователь загрузит все используемые на нём СSS- и JS-файлы (при этом очень вероятно, что большинство из этих файлов ему никогда не понадобятся). Конечно, можно тщательно отбирать файлы для каждой страницы сайта, но это будет занимать слишком много времени.
Ещё одна сложность заключается в том, что все элементы конкатенированного файла нужно вычищать из кэша одновременно. Невозможно сделать так, чтобы для одних элементов была выставлена одна дата истечения срока действия, а для других (которые к тому же и и используются гораздо чаще) — другая. Если изменить хотя бы одну строку в CSS — срок действия истечёт сразу у всех элементов.
Стоит ли пользоваться конкатенацией в HTTP/2? Если HTTP-запросы не требуют существенных затрат ресурсов, то без неё вполне можно обойтись. Загрузка множества небольших файлов стилей никакой проблемы не составит. Не будет и трудностей с истечением сроков действия и кэшированием.
Доменное шардирование
В HTTP/1.1 имеется ограничение на количество открытых соединений, Чтобы обойти это ограничение, приходится загружать статические ресурсы с нескольких поддоменов одного домена. Такой приём называется доменным шардированием; он часто используется, например, для страниц с большим количеством изображений. Это помогает увеличить скорость загрузки, но вместе с тем и создаёт дополнительные проблемы.
С переходом HTTP/2 необходимость в доменном шардировании отпадает. Вы можете запросить столько ресурсов, сколько вам требуется. Более того, в случае с HTTP/2 шардирование не улучшит производительность, а приведёт скорее к противоположному эффекту, так как создаст дополнительные TCP-соединения и будет мешать приоритизации.
Когда переходить?
Когда планировать переход на HTTP/2? Однозначного ответа на этот вопрос нет и быть не может. Дадим, однако, одну подсказку: регулярно просматривайте логи посещаемости вашего сервиса. Когда вы увидите, что большая часть посетителей используют поддерживающие HTTP/2 браузеры — можно переходить. На текущий момент поддержка HTTP/2 реализована в Chrome (в том числе и в мобильной версии для Android), Firefox, Opera, Edge, Safari.
При планировании перехода следует учитывать и особенности вашего проекта. Если у вас много пользователей, которые приходят к вам с мобильных устройств, то это означает, что вам желательно перейти на HTTP/2 как можно скорее. На смартфонах и планшетах преимущества нового протокола будут особенно очевидными. Однако и здесь нужно учитывать множество нюансов: например, во многих регионах мира до сих пор много пользователей браузера Opera Mini, а он HTTP/2 пока что не поддерживает.
Если вы планируете запускать новый веб-сервис — задумайтесь о перспективе перехода на HTTP/2. Конечно, вам ещё придётся использовать HTTP/1.1 в течение какого-то времени, но уже сейчас вы можете принять меры по оптимизации, которые облегчат вам жизнь в будущем.
Полезные ссылки
В заключение приведём для заинтересованных читателей несколько полезных ссылок по теме:
Читателей, которые по тем или иным причинам не могут оставлять комментарии здесь, приглашаем в наш блог.
