HTTP/2 frame format

发布于 2025-06-09 10:24:58 字数 0 浏览 0 评论 0

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")
    }
}