iOS中Pipelining(管道)技術介紹

Http Pipelining,中文資料中通常稱為管道技術,通過實現多個Http請求一次整體提交來減少Http請求等待的時間RTT來達到提高網絡請求速度的目的,它是一種對Keep-Alvie技術(一次TCP連接多次Http請求)的性能優化,只在HTTP/1.1中支持。具體的實現原理請見下圖:

picurl

在Pipelining之前每個Http請求需要等上個請求返回后再請求服務端,這樣每次Http請求都需要等待上一個請求的RTT時間。通過使用Pipelining技術,把多個Http請求進行整體提交,在傳輸的過程中不需要等待服務器端的回應,并且返回的順序遵循先進先出的邏輯。在越高延遲的網絡環境中Pipelining的優勢就會越發明顯,客戶端不應該使用Pipelining的方式發送會產生副作用的請求(比如POST)。

早在2012年蘋果在4WWDC就對此技術做了簡單的介紹WWDC 2012 session 706 - Networking Best Practices,官方網絡框架NSURLRequest類和AFNNetwoking中都有開啟這個功能的屬性(默認關閉),對Pipelining什么時候合并請求,對哪幾個請求合并在SDK接口層面不可控,也就是說SDK對于Pipelining控制只提供了一個開關,Pipelining需要客戶端和服務端同時支持。

通過抓包軟件WireShark網絡抓包工具,我們可以對Pipelining繼續進行更深一步的了解,在Demo中寫一個未開啟Pipelining的網絡請求:

       for (int i = 0; i < 10; i++) {
        NSURL * url = [NSURL URLWithString:@"http://10.1.21.251:2002/cashier-server/getBankList.do?token=C25748702"];
        NSMutableURLRequest *request = [NSMutableURLRequest requestWithURL:url
                                                               cachePolicy:NSURLRequestUseProtocolCachePolicy timeoutInterval:15.0];
        [NSURLConnection sendAsynchronousRequest:request queue:[NSOperationQueue mainQueue] completionHandler:^(NSURLResponse * _Nullable response, NSData * _Nullable data, NSError * _Nullable connectionError) {
        }];
    }    

在未開啟的Pipelining的TCP端口的發出的請求和返回是依次間隔的,在WireShark中的結果如下:


開啟Demo的網絡請求的Pipelining功能:

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        NSURL * url = [NSURL URLWithString:@"http://10.1.21.251:2002/cashier-server/getBankList.do?token=C25748702"];
        NSMutableURLRequest *request = [NSMutableURLRequest requestWithURL:url
                                                               cachePolicy:NSURLRequestUseProtocolCachePolicy timeoutInterval:15.0];
        request.HTTPShouldUsePipelining = YES;
        [NSURLConnection sendAsynchronousRequest:request queue:[NSOperationQueue mainQueue] completionHandler:^(NSURLResponse * _Nullable response, NSData * _Nullable data, NSError * _Nullable connectionError) {
        }];
    }

在開啟Pipelining的TCP端口的請求可以一次連續發4個,結果分四次依次返回,在WireShark中的結果如下:


Pipelining缺點:

Pipelining理論上是會提高訪問網絡的整體速度,但幾乎所有的瀏覽器都是默認關閉或者不支持Pipelining的,這為什么呢?

Pipelining的多個http打包請求的特性既是優勢也是缺陷,比如下圖三個http請求是通過是應用Pipelining技術整體發出,因為遵循先發出先返回的順序,那后面兩個返回文本的請求一直會等前面那個返回image的請求,比如加載一個網頁,我們都希望文本優先返回,然后再加載圖片,但用Pipelining就會被圖片大資源阻塞優先級高的小資源。Pipelining 是iOS5的Safari瀏覽器是被默認打開的,很多開發者在加載多圖片的時候會出現圖片錯亂的問題《SAFARI ON IOS 5 RANDOMLY SWITCHES IMAGES》,其次Pipelining的安全性和效率問題也被質疑《HTTP Pipelining: A security risk without real performance benefits》
Pipelining未被大規模應用的原因總結如下:
1.因為安全和性能的考慮很多服務器不支持
2.它對性能的提高有限
3.使用時會容易產生bug
4.大文件會阻塞優先級更高的小文件

總結:

Pipelining技術優點和缺陷都比較明顯,因為其性能受資源類型、服務器環境、網絡環境、客戶端環境太多因素的影響,暫時無法提供參考數據,在簡單的對比測試中Pipelining技術并不能完全保證接口請求速度的提高,因此如需在項目中使用,建議先進行大范圍多次的對照測試,然后再做決定。

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