通过HTTP发送大量数据的三种方法

在网络的早期时期，人们发送的文件大小仅为几KB。到了2023年，我们享受着高分辨率的MB级别图像，并在几GB的4K(即将是8K)视频中观看。

即使有良好的互联网连接，下载一个5GB的文件仍然需要一些时间。如果你拥有Xbox或PlayStation，你就知道这种感觉。

我们有三种方法可以通过HTTP缩短发送大量数据的时间：

• 压缩数据
• 发送分块数据
• 请求选择范围内的数据

它们并不是互斥的。你可以根据用例一起使用所有方法。

压缩数据

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要压缩数据，我们需要压缩算法。

在发送请求时，浏览器会包含一个名为Accept-Encoding的头，其中包含支持的压缩算法列表，包括gzip(GZIP)、compress、deflate和br(Brotli)。

接下来，服务器从列表中选择其支持的算法，并在Content-Encoding头中设置算法名称。

当浏览器接收到响应时，它知道如何解析正文中的数据。

在这些算法中，最流行的是GZIP。它是压缩文本数据(如html、css和JAVAScript)的绝佳选择。

Brotli是另一个值得一提的算法。它在压缩HTML方面的性能甚至比GZIP更好。

这些高效的算法有一些限制。

它们对文本的压缩效果很好，但对于压缩图像或视频来说则不足够。毕竟，媒体已经过了优化。

试着在你的计算机上压缩一个视频文件。在压缩之前和之后，你几乎看不到太大的区别。

此外，几乎不可能将一个5GB的视频压缩到几KB而不损失质量。

压缩是好的，但我们需要一个更好的解决方案——将文件分块发送并在客户端组装部分数据。

发送分块数据

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在版本1.1中，HTTP引入了分块数据以处理大数据情况。

在发送响应时，服务器添加一个头Transfer-Encoding: chunked，让浏览器知道数据是分块传输的。

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每个分块数据都有以下组件：

• 一个长度块标记，标记当前分块数据的长度
• 分块数据块
• 在每个块的末尾的CRLF分隔符

想知道CRLF是什么吗?

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CR紧接着LF(CRLF，rn，或0x0D0A)将光标移动到下一行，然后移到行的开头。 在本文末尾的进一步阅读部分，你可以找到更多详细信息。在这里，你可以简单地将其视为一个分隔符。

服务器继续向浏览器流式传输分块数据。当达到数据流的末尾时，它附加一个包含以下部分的结束标记：

• 一个长度块，数字为0，末尾为CRLF
• 一个额外的CRLF

在浏览器端，它等待所有数据块，直到达到结束标记。然后，它移除分块编码，包括CRLF和长度信息。

接下来，它将分块数据组合成一个整体。因此，在Chrome DevTools上，你只能看到组装后的数据，而不是分块数据。

最终，你会收到整个数据的一块。

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分块数据是有用的。然而，对于一个5GB的视频，完整的数据仍然需要一些时间才能到达。

我们能不能获取数据的选定块，并在需要时请求其他块呢?

HTTP说可以。

在选定范围内请求数据

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在YouTube上打开一个视频，你会看到一个灰色的进度条正在向前移动。

你刚刚看到的是YouTube在请求选定范围内的数据。

此功能使你可以在时间轴的任何地方跳跃。当点击进度条上的某个位置时，浏览器会请求视频数据的特定范围。

在服务器上实现范围请求是可选的。如果实现了，你可以在响应头中看到Accept-Ranges: bytes。

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这是一个YouTube请求的示例。在任何“playback”请求中，你都可以找到这个头。

范围请求头看起来像`Range：bytes=0-80`，它是从0开始的索引。

这个头是一个设计非常巧妙且具有出色灵活性的头。

假设一个数据总共有100个字节。

• Range: bytes=20请求从20开始到末尾的范围，等于Range: bytes=20-99。
• Range: bytes=-20请求数据的最后20个字节，等于Range: bytes=80-99。

如果请求的范围有效，服务器将发送带有Content-Range头的响应，验证数据范围和总长度，例如Content-Range: bytes 70-80/100。

范围请求广泛用于视频流媒体和文件下载服务。

你有没有在互联网中断后继续文件下载?那就是范围请求。

此外，范围请求支持多个范围。

例如，你可以从文件中请求两个范围，如Range: bytes=20-45, 70-80。

多范围体看起来类似于分块数据。每个数据块都有以下部分：

• 一个边界块，标识不同数据块的边界，以--开始，以CRLF结束
• 两个头，Content-Type和Content-Range，显示相应数据块的属性，以CRLF结束
• 一个额外的CRLF，告诉客户端真正的数据即将到来
• 最后，以CRLF结束的数据块

边界仅仅是一个看起来像3d6b6a416f9b5的随机字符串，标记不同数据块的边界。

最终，体结束于边界块，以--开始，以--和CRLF结束。这个部分告诉浏览器多部分已经结束。

让我们把它全部整合起来。响应体的结构如下所示。

总结

HTTP帮助我们通过压缩、分块数据和范围数据传送大量数据。

这里的思想是在需要的时候传送我们需要的数据，然后在需要时发送其他数据。当在设计类似系统时遇到问题时，你可以尝试相同的思路。

通过结合这三种方法，我们可以发送压缩的分块数据范围数据。