Dropbox Web 服务启用 HTTP/2 的相关经验分享（译）

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Dropbox Web 服务启用 HTTP2 的相关经验分享
在 Dropbox ，我们的运维团队于近日升级了前端 NGINX 服务器开启了 Web 服务的 HTTP/2 支持。在本篇文章中，我们将就此次 HTTP/2 的升级过渡，分享我们的一些经验以及相关发现。总体来说此次升级还算平滑，然而依旧踩了很多的“坑”碰到了不少注意事项，希望会对他人有所帮助。

背景：HTTP/2 以及 Dropbox Web 服务架构


HTTP/2（RFC 7540）是新一代的 HTTP 协议版本，它基于 SPDY，相比于 HTTP/1.1 提供了数项性能优化。这些优化包括：更高效的首部压缩（Header compression）、服务端推送（Server push）、同一连接上的流复用（Stream multiplexing），等等。如今，HTTP/2 已经被大部分浏览器所支持。
Dropbox 使用开源的 NGINX 处理 SSL 连接并且对 Web 流量进行七层的负载均衡。在升级之前我们前端的 Web 服务器运行的是 NGINX 1.7 并且支持 SPDY。另一个顾虑则是 Chrome 虽同时支持 SPDY 以及 HTTP/2 ，但是官方将会在 5 月 15 起，停止对 SPDY 的支持。如果那时我们仍然不能提供 HTTP/2 的支持的话，意味着我们的 Chrome 客户将会从使用 SPDY 回退到 HTTP/1.1。

HTTP/2 升级过程


整个 HTTP/2 升级过程很平稳，Nginx 1.9.5 增加了 HTTP/2 模块（由 Dropbox 联合赞助）默认抛弃了对 SPDY 的支持。就我们而言，我们打算升级到 NGINX 1.9.15 ，也就是最新的 stable 版本。
NGINX 的升级包括基本的配置文件修改，启用 HTTP/2 的支持，需要将 http2 指令添加到 listen 字段。就我们而言，因为之前已经开启 SPDY，所以只需将 spdy 替换成 http2 就行了。

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Before  (SPDY): listen A.B.C.D:443 ssl spdy;
After (HTTP/2): listen A.B.C.D:443 ssl http2;


当然，如果你有相关的额外需求的话，也可以调节其他 NGINX HTTP/2 的配置选项。

我们在 Canary 版本的机器上部署了 HTTP/2 大约一周的时间，而此时生产环境使用的仍然是 SPDY。在验证正确性以及相关性能评估之后，我们为 Web 服务全线开启了 HTTP/2。

此处输入图片的描述

从 SPDY 到 HTTP/2 平稳过渡（60 分钟的流量情况）



该图展示了从 SPDY 至 HTTP/2 的过渡情况。 HTTP/1.1 连接并没有在该图展示出，我们分别在 23、26 以及 50 分钟的时候 ，逐渐在前端 Web 服务器上启用了 HTTP/2 支持。在此之前，流量则共同来自 Canary 机器上部署的 HTTP/2 以及生产环境中的 SPDY 。如图所示，最终我们则全线迁移到了 HTTP/2。

相关观察


我们在 canary 机器上详细监测了开启 HTTP/2 之后的性能情况，我们的观察点包括开启 HTTP/2 之后的性能效果，以及 HTTP/2 之后发现的问题，毕竟 HTTP/2 应用于生产还不太成熟。

性能提升


得益于更高效的的首部压缩算法（HPACK），我们注意到入口流量带宽的大幅度减少。

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入口带宽流量情况（24 小时内流量）



上图显示了 Canary 和生产机器每台机器上面的平均流量带宽情况，我们只在 Canary 机器上开启了 HTTP/2。每台 Canary 以及生产机器上都从负载均衡服务器上接收几乎是相同的流量。如图所示，在开启 HTTP/2 之后入口带宽明显减少（将近 50%）。值得注意的是，尽管我们之前在 Canary 和生产机器上使用 SPDY ，我们并没有开启 SPDY 首部压缩支持的原因是因为一个安全问题(CVE-2012-4929)。至于出口流量，并没有显著变化，因为响应首部只占响应流量的一小部分。


一些注意事项

POST 请求延迟的增加。当我们在 Canary 机器上启用 HTTP/2 时，我们注意到中间延迟显著增加。下图展示了在 Canary 机器上开启 HTTP/2 后,相对于生产机器上增加了大约 50% 的请求延迟。经过调查我们发现激增的延迟来自 POST 请求。经过一番深入研究，我们发现这个问题是 NGINX 1.9.15 所固有的问题，相关讨论可以参见 NGINX 的邮件列表。

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激增的 50% 请求延迟（24 小时内流量）

注意，增加的 50% 请求延迟（1.5 倍）取决于特定的流量负载。在大多数情况下，对于我们来说额外多了一个 RTT（Round Trip Time），并没有对我们的性能造成关键性影响。然而如果你的负载情况包括大量琐碎并且延迟敏感的 POST 请求，那么当你升级 NGINX 到 1.9.15 的话，激增的延迟就是一个重要的问题了。

小心的启用 HTTP/2 ，尤其是在客户端不可控的情况下。目前 HTTP/2 依旧不太成熟,从我们的经验来看,一些客户端、第三方库以及相关的服务器实现,并没有完全的对 HTTP/2 实现兼容。比如：

  • Chrome 没有处理好 RST_STREAM 携带 NO_ERROR 的问题,导致在 NGINX 1.9.14 下会出现这样的问题(Chromium Issue #603182)。相关解决方法已经纳入 NGINX 1.9.15。
  • 当窗口空间（window space）耗尽的时候，Nghttp2 并不会发送 END_STREAM ，相关讨论请参见之前提到的 NGINX 的邮件列表

由于我们的 API 用户可能使用的是不同的第三方 HTTP 库，在为我们的 API 启用 HTTP/2 之前，我们需要进行大量的测试。

相关调试工具


CloundFlare 发表过一篇文章，总结一些好用的 HTTP/2 调试工具，除此之外，我们发现 Chrome net-internals 工具（chrome://net-internals/#http2）也可以派上用场。下图则是访问 www.dropbox.com 是打开新的 HTTP/2 会话时的帧交换截图。
此处输入图片的描述

总而言之，我们已经平稳过渡到了 HTTP/2 ，下面是从这篇文章的几个相关总结。

  • 在 NGINX 中启用 HTTP/2 很简单。
  • 首部压缩会明显的减少入口带宽的流量。
  • NGINX 1.9.15 上会出现 POST 请求延迟的增加。
  • 谨慎的启用 HTTP/2 ，因为还存在一些兼容性问题。
  • Canary 验证以及 NGINX 的错误日志检查有助于及早发现潜在的问题。

我们希望这篇文章能为那些热爱网络知识并有兴趣在服务中启用 HTTP/2 的人提供帮助，我们也希望听到大家的意见反馈。

注：
本文由 Leo 翻译自 Dropbox 官方技术 Blog，
原标题：Enabling HTTP/2 for Dropbox Web services: experiences and observations

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