Upgrade to Pro
— share decks privately, control downloads, hide ads and more …
Speaker Deck
Features
Speaker Deck
PRO
Sign in
Sign up for free
Search
Search
Webを早くする技術(HTTP)
Search
Haru(utsushiiro)
July 31, 2017
Programming
1
560
Webを早くする技術(HTTP)
Haru(utsushiiro)
July 31, 2017
Tweet
Share
More Decks by Haru(utsushiiro)
See All by Haru(utsushiiro)
メールの仕組み
utsushiiro
4
900
TCPその他の機能と性能 + TCP Fast Open + TLS False Start
utsushiiro
1
740
Dynamic Routing Protocols
utsushiiro
0
99
TCP
utsushiiro
0
90
Other Decks in Programming
See All in Programming
カオスに立ち向かう小規模チームの装備の選択〜フルスタックTSという装備の強み _ 弱み〜/Choosing equipment for a small team facing chaos ~ Strengths and weaknesses of full-stack TS~
bitkey
1
130
七輪ライブラリー: Claude AI で作る Next.js アプリ
suneo3476
1
170
大LLM時代にこの先生きのこるには-ITエンジニア編
fumiyakume
8
3.3k
Qiita Bash
mercury_dev0517
2
220
設計の本質:コード、システム、そして組織へ / The Essence of Design: To Code, Systems, and Organizations
nrslib
10
3.7k
エンジニア向けCursor勉強会 @ SmartHR
yukisnow1823
3
12k
サービスレベルを管理してアジャイルを加速しよう!! / slm-accelerate-agility
tomoyakitaura
1
200
ウォンテッドリーの「ココロオドル」モバイル開発 / Wantedly's "kokoro odoru" mobile development
kubode
1
260
generative-ai-use-cases(GenU)の推しポイント ~2025年4月版~
hideg
1
370
Ruby on Railroad: The Power of Visualizing CFG
ydah
0
290
読書シェア会 vol.4 『ダイナミックリチーミング 第2版』
kotaro666
0
110
Enterprise Web App. Development (1): Build Tool Training Ver. 5
knakagawa
1
120
Featured
See All Featured
YesSQL, Process and Tooling at Scale
rocio
172
14k
Learning to Love Humans: Emotional Interface Design
aarron
273
40k
Into the Great Unknown - MozCon
thekraken
38
1.7k
The Success of Rails: Ensuring Growth for the Next 100 Years
eileencodes
45
7.2k
Save Time (by Creating Custom Rails Generators)
garrettdimon
PRO
31
1.2k
Distributed Sagas: A Protocol for Coordinating Microservices
caitiem20
331
21k
Optimising Largest Contentful Paint
csswizardry
37
3.2k
The Art of Programming - Codeland 2020
erikaheidi
54
13k
Statistics for Hackers
jakevdp
798
220k
Rebuilding a faster, lazier Slack
samanthasiow
81
9k
Testing 201, or: Great Expectations
jmmastey
42
7.5k
Visualizing Your Data: Incorporating Mongo into Loggly Infrastructure
mongodb
45
9.5k
Transcript
Webを速くする技術(HTTP編) HTTP/1.1→ HTTP/2 → QUIC @utushiiro
▷ Table of contents ◦ HTTPとは ◦ HTTP 1.1 ▪
Keep-Alive ▪ Pipelining ◦ プロトコル以外の部分での高速化 ◦ SPDY ◦ HTTP 2 ◦ QUIC
Hyper Text Transfer Protocol リソース(ファイル)の送受信に用いられる 通信プロトコル トランスポート層のプロトコルとしてはTCPを利用 主に Webブラウザ ⇔
Webサーバ GET index.html 1.1 ... 1.1 200 OK ...
▷ 1991年 HTTP/0.9 ▷ 1996年 HTTP/1.0 RFC 1945 ▷ 1999年
HTTP/1.1 RFC 2068 ▷ 2015年 HTTP/2 RFC 7045 HTTPの変遷
1つのリソースの取得毎に コネクションを確立する オーバーヘッド大きい HTTP/1.0までの問題点 HTTP Request HTTP Response コネクション確立処理 コネクション切断処理
HTTP Request HTTP Response
Keep-Alive (HTTP/1.1) リソースの取得毎にコネクションを確立する → オーバーヘッド大きい 複数のリソース取得のためにコネクションを 維持しておく仕組みとしてKeep-Aliveが実装 HTTP HeaderのConnectionヘッダを利用する 基本的に使われている機能
Keep-Alive (HTTP/1.1) HTTP Request HTTP Response HTTP Request HTTP Response
一連のリクエストの 最初と最後だけ
HTTP/1.1までの制約 1つのリクエストが完了(レスポンスを処理) するまで 原則次のリクエストを送れない つまり, 先頭が詰まると後続が止まってしまう これは HTTPのHead of Line
Blockingと呼ばれる 以後 Head of Line Blocking → HoL Blocking
パケットロス HTTP/1.1までの制約 HTTP Request 1 HTTP Response 1 HTTP Request
2 やっと2個目を送れる 遅延
Pipelining (HTTP/1.1) 1つのリクエストが完了(レスポンスを処理) するまで 原則次のリクエストを送れない レスポンスを待たずにリクエストを送信する 仕組みとしてPipeliningが実装 ※これはリクエストを一つのコネクションで 複数送信することを想定しているため Keep-Aliveが必要になる
Pipelining (HTTP/1.1) HTTP Request 1 HTTP Response 1 HTTP Request
2 HTTP Request 3 HTTP Response 2 HTTP Response 3
Pipelining (HTTP/1.1) ただし, クライアントからのリクエストの順序と サーバからのレスポンスの順序は 同期している必要がある なので, 結局先頭が詰まると後続も詰まる 大抵のブラウザでは使われていない機能
プロトコル以外の部分での高速化 ▷ CSSスプライト ▷ 画像のインライン化 ▷ Domain Sharding (後述) などなど
上記の手法のように プロトコル以外の部分で高速化を行っていた
Domain Sharding ブラウザは先述したHead of Line Blocking等 の影響を 小さくするために, 1ドメインに対して同時に複数のコネク ションを貼っている
Domain Shardingはリソースを複数のドメインに分散させ て更に同時接続数を増やす方法 ※ 画像を別ドメインにするサイトが多いが 理由としてはこれ↑とセキュリティ向上
Webコンテンツのリッチ化 1999年にHTTP1.1仕様化されて10年 Webではコンテンツの容量が劇的に増加 Contents Delivery Network (CDN)の導入や 通信環境の改善はあるのものの (利用者が増えたこともあり)表示速度等が問題に Webの表示を高速化するにはどうすれば良いか?
Webコンテンツのリッチ化 ネットワークの回線帯域を増加させても 一定値を超えるとあまり速くならない コンテンツのデータをやり取りする際の サーバ・ホスト間やり取りの多さ(= RTT ✕ 回数)が 大きな影響を与えている 通信環境を改善するよりも
プロトコルレベルでの改善が必要に
SPDY プロトコルレベルの改善としてGoogleが SPDY(スピーディー)を提唱 TLSの上にセッション層を追加する(置き換える) TLSの拡張仕様 Next Protocol Negotiation(※)を 利用するためHTTPSが必要 ※現在(HTTP2.0)では
Application Layer Protocol Negotiation(ALPN) 詳細は省きます
HTTP/2 SPDYをベースにHTTP/2が策定(RFC 7540) 1. 優先度付全二重多重化通信 2. プロトコルのバイナリベース化 3. HTTPヘッダーの圧縮 4.
フロー制御 1, 2, 3については後述. 4では主にHTTPのレイヤで, TCPのフロー制御の様なこ とをやるための枠組み(window size 制御)を仕様化して いる.
優先度付全二重多重化通信 (HTTP/2) まず 多重化 について, 1つのコネクションの上にストリーム(※)を 作って通信を行う このストリームは複数並列に扱えるため 前述したHead of
Line Blocking問題を解消する ※従来のRequest/Responseで行われる 一連のやり取りを行う仮想的な通信路
優先度付全二重多重化通信 (HTTP/2) それぞれ独立・並列 ストリーム 確立したコネクション
コネクションを使いまわすメリット Keep-alive や HTTP/2 のストリームは 一つのコネクション使いまわす 3 way handshake のオーバヘッドだけでなく
スロースタート等によるwindow sizeの調整に かかる時間のオーバヘッドも減らせる. また, 複数のコネクションを立てるのに比べて 効率的な輻輳制御が行われる(※). ※ 従来の複数では輻輳制御がそれぞれ独立して 行われるため, 帯域を効率的に使うのが難しい
優先度付全二重多重化通信 (HTTP/2) 次に 優先度 について, レンダリングする際にコンテンツの優先度を定めることに より, より効率的な配信を行う 従来はコードの配置場所を調整したりして ロードの順序を操作していた(
jsの位置とか) ※ただし, あくまで指標程度であり 必ずその順序になるとは限らない
優先度付全二重多重化通信 (HTTP/2) 次に 多重化 について, クライアント/サーバのどちらからも(※)ストリームを確立で き, いわゆるサーバプッシュができる ※従来はクライアントからのリクエストでないと セッションを開始できなかった
後に必要になるデータを予めキャッシュさせておく などの使用法がある
プロトコルのバイナリベース化 HTTP/1.1まではHTTPはテキストベース テキストベースだと ▷ 容量が大きい ▷ パースが煩雑 フレームと呼ばれるバイナリ形式のフォーマットを 採用して, 従来のRequest/Response,
Header等は すべてのこのフレームにマッピングされる
HTTPヘッダの圧縮 HTTP/1.1の頃は高速化の一つの手法として コンテンツデータの圧縮があった HTTP/2.0では, HTTPヘッダ部分を圧縮できる & 一度送信したヘッダは基本的に再度送信しなくて済む ようになっている(差分のみ送信) 現在ではHTTPヘッダで付加する情報が多いため これによる恩恵は大きい
HTTPヘッダの圧縮 SPDYの頃はデータと同様にGzip等で圧縮していたが CRIMEと呼ばれる脆弱性が発見された これはTLSで暗号化された通信上でも 圧縮されたヘッダデータを解読する手法(参考) そこでHTTP/2ではよりセキュアな圧縮方式としてHPACK が作られた(RFC 7541) ただし, 完全にCRIMEを防げるわけではない
TCPのHead of Line Blocking HTTP/2ではHTTPのHoL Blockingを防げる しかし, TCPのHoL Blockingは防げない ▷
TCPのHoL Blockingとは TCPでは先頭のパケットがロスすると 後続のパケットを処理することができない また, HTTP/2は1本のコネクション上で多重化する分 複数使っていた頃よりこれの影響が大きい恐れがある
QUIC 先述したTCP HoL Blockingの様な トランスポート層のプロトコルレベル(TCP)の 問題等を解決し, より効率的な通信を行うために GoogleのチームがUDPベースの新たなWeb向けのプ ロトコルを作成 Quick
UDP Internet Connections (QUIC)
なぜUDPベース? 長期的な目標はTCPやTLSの改善 しかし, TCP/TLSの改良(提案, 実装, 検証 … etc)には 時間がかかる UDPで理論を実践した後に,
有効な機能をTCP/TLSの 後続バージョンにフィードバックする (もちろん)UDPを用いるので先述した TCPのHoL Blockingは起きない(ようになってる)
QUICでやろうとしていること ▷ TCPやTLSの処理の効率化 ◦ 接続の確立時に必要なRTTを減らす (TFOやTLS False Startと同じ考え) ▷ パケット損失の影響を低減
◦ パケットレベルの前方誤り訂正 ◦ 暗号化のブロックやパケットの境界を整理 ▷ 再接続(接続の維持)の簡易化 ◦ 後述
再接続(接続の維持)の簡易化 モバイル端末ではWiFiとLTE(3G)を切り替えが起きえる が, この際に安定した接続を維持するのが難しい QUICでは接続を独自の識別子 Connection UUIDを 使用して, 回線の切り替えの際にも維持することで 以前の接続を引き継ぐ(再接続処理を簡易化)
TCPだとIP & portの4つ組で識別するので どれか変わるとが接続が切れる ( IP & portがそのまま識別子なので 同じようなことを同じレイヤでやることは難しい)
以上の話は HTTP/1.1 → QUICのざっくりとした流れ あくまで理論的(理想的?)な上辺のみを 扱ったので実際にはもっと泥臭い話が色々 実際の実践的な話は大規模インフラで 運用してる人のブログ・スライド等を読もう あとRFC
Credit ▷ Presentation template by SlidesCarnival