@linux1s1s 2019-02-15T23:07:22.000000Z 字数 3948 阅读 2535

通过TCP包分析客户端网络请求

2016-02 Java

一次http完整的请求tcp报文分析

先来普及一下TCP抓包的基本知识。

此处输入图片的描述

序号1到3 建立连接的三次握手；

第一个包，113.31的主机（下边称之为客户端）给114.80的主机（下边称之为服务器）发送一个syn包请求建立连接
第二个包，服务器回复客户端syn+ack表示同意和客户端建立连接
第三个包，客户端回复服务器ack报文，表示，好，我那么我就建立连接吧

序号4到6 连接建立以后Client和Server开始传输内容；

第四个包，当连接建立成之后，客户端紧接着发给服务器一个http的head请求
第五个包，服务器回复客户端所请求的内容
第六个包，客户端回复服务器ack报文，告诉服务器你发送的我收到了

序号7到10 断开连接的4次挥手；

第七个包，客户端告诉服务器我需要的东西收到了后，我们可以关闭连接了，发送fin+ack报文
第八个包，服务器告诉客户端，我收到你的报文了，我知道该怎么做了
第九个包，服务器发送fin+ack告诉客户端关闭连接
第十个包，客户端回复ack报文确认关闭

频繁建立和关闭connection

接下来分析一下正常的Client端请求Server的TCP报文
此处输入图片的描述

根据上面的分析，connection关闭需要发送[FIN,ACK],我们通过上面的TCP报文可知，关闭还是比较频繁的，可以猜到connection显然没有得到有效的复用，这样每个API请求都要经过3次握手建立connection，然后经过4次挥手关闭connection，这样频繁的操作显然会影响效率，不过有个好处就是http的进程数就会减少，不会盲目的持续保持connection从而导致占用大量内存。
Client端的实现大体上看一下：

DefaultHttpClient httpClient = new DefaultHttpClient(httpParams);
HttpGet request = new HttpGet(url);
setupHeaders(request, headers);
HttpResponse response = httpClient.execute(request);
//...
InputStream in = null;
try {
    // in = response.getEntity().getContent();
    HttpEntity entity = response.getEntity();
    if(entity == null){
        /*
         * 服务器可能返回 HTTP/1.1 304 Not Modified。其中response body为空，response.getEntity()返回null（android 5.0+）
         * 或者直接抛出异常（android 4.0+ 未处理因为不需要给用户任何提示）
         * */
        return "";
    } else {
        Header locationHeader = response.getFirstHeader("Location");
        if (locationHeader != null) {
            String locationUrl = locationHeader.getValue();
            if(!TextUtils.isEmpty(locationUrl)){
                //返回重定url
                return locationUrl;
            }
        }
        in = response.getEntity().getContent();
    }
    String encoding = headers.get("Content-Encoding");
    if (encoding != null && encoding.contains("gzip")) {
        in = new GZIPInputStream(in);
    } 
    int temp;
    byte[] bytes = new byte[8096];
    while ((temp = in.read(bytes)) != -1) {
        buffer.append(bytes, 0, temp);
    }
} catch (SocketTimeoutException e) {
    throw new HttpException(HttpException.MSG_NETWORK_ERROR, e);
} catch (IOException e) {
    throw new HttpException(HttpException.MSG_NETWORK_ERROR, e);
} finally {
    if (in != null) {
        try {
            in.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    closeConnection(client);
}

private void closeConnection(HttpClient client){
    if (client != null) {
        client.getConnectionManager().shutdown();
    }
}

从上面的代码可以看出每次API请求都要生成HttpClient的实例，然后在获得response流后关闭connection。所以这里也印证了TCP报文分析的结果。

Connection复用

如果我们不能忍受这样频繁的操作，而不太在意contention复用而导致的占用内存问题，那么可以稍作修改如下：

将HttpClient作为一个单例处理，然后关闭connection的操作注释掉，这样根据Apache的HttpClient内部的connection pool可以实现复用connection。

这里连接保持时长默认是5s（KeepAliveTimeOut=5），平时开发中这个值应该设置多少s合适？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。

扩展-开启Keep-Alive，你需要了解的基本知识

在网页开发过程中，Keep-Alive是HTTP协议中非常重要的一个属性。大家知道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。

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)，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？
当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。

那么，什么情况下开启长连接：

当你的Server内存充足时，KeepAlive =On还是Off对系统性能影响不大。

当你的Server上静态网页(Html、图片、Css、Js)居多时，建议打开KeepAlive 。

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。