面试题：网络编程里HTTP/1.1与HTTP/2协议性能测试及优化策略

Question

假设你要对一个基于HTTP协议的大型分布式系统进行性能优化，在从HTTP/1.1升级到HTTP/2的过程中，除了协议本身的特性外，从网络架构、服务器配置、前端优化等多方面考虑，你会采取哪些策略来确保性能得到最大提升，并详细说明你设计这些策略的依据。

Answer 1

网络架构方面

1. 负载均衡优化：
   • 策略：采用支持HTTP/2的负载均衡器。例如F5 Big - IP等产品，这些负载均衡器能够理解HTTP/2的多路复用特性，合理分配请求到后端服务器。同时，配置负载均衡器根据服务器的实时负载情况（如CPU使用率、内存使用率、连接数等指标）动态调整请求分配，避免某些服务器过载。
   • 依据：HTTP/2的多路复用允许在一个连接上同时处理多个请求和响应，若负载均衡器不支持HTTP/2，就无法充分利用这一特性。动态负载均衡可确保服务器资源得到有效利用，提高整体系统的吞吐量和响应速度。
2. CDN优化：
   • 策略：更新CDN配置以支持HTTP/2。确保CDN节点能够与源服务器及客户端之间高效地通过HTTP/2进行通信。对静态资源（如图片、CSS、JavaScript文件）进行更细粒度的缓存设置，例如根据文件的更新频率、用户地域等因素进行差异化缓存。
   • 依据：CDN可以显著减少客户端到源服务器的请求次数和数据传输量。HTTP/2的优化特性如头部压缩、多路复用等在CDN场景下能进一步提升数据传输效率。细粒度的缓存设置有助于提高缓存命中率，减少重复传输相同数据的开销。

服务器配置方面

1. 硬件资源调整：
   • 策略：评估系统负载，根据业务增长趋势，适当增加服务器的CPU、内存等硬件资源。例如，如果系统主要处理大量的动态请求，增加CPU核心数和内存容量，以提高服务器处理能力。同时，考虑使用高速存储设备（如SSD）来加快磁盘I/O速度，对于频繁读写的数据库和日志文件等有显著性能提升。
   • 依据：HTTP/2带来了更高的传输效率和可能更多的并发请求，服务器需要足够的硬件资源来处理。更快的CPU能加速请求处理，更大的内存可用于缓存数据减少磁盘I/O，高速存储设备能加快数据读写，从而满足系统性能要求。
2. 服务器软件优化：
   • 策略：升级Web服务器软件（如Nginx、Apache等）到支持HTTP/2的版本，并进行合理配置。在Nginx中，启用HTTP/2只需在server块中添加http2指令；对于Apache，需安装并启用mod_http2模块。优化服务器的线程池或进程池配置，根据服务器硬件资源和预估的并发请求数，设置合适的线程/进程数量，避免线程/进程过多导致的上下文切换开销或过少导致的资源闲置。
   • 依据：新版本的Web服务器软件针对HTTP/2进行了优化，能更好地利用其特性。合理的线程/进程池配置可提高服务器的并发处理能力，充分发挥HTTP/2多路复用等特性带来的优势。

前端优化方面

1. 资源合并与压缩：
   • 策略：进一步对前端的CSS、JavaScript文件进行合并和压缩。使用工具如UglifyJS压缩JavaScript代码，使用cssnano压缩CSS代码。减少文件数量和大小，降低HTTP请求次数和数据传输量。同时，对图片进行优化，采用合适的图片格式（如WebP，在支持的浏览器中能提供更好的压缩比），并压缩图片质量但不影响视觉效果。
   • 依据：HTTP/2虽然有头部压缩和多路复用等特性，但减少请求数量和数据传输量始终是优化前端性能的重要手段。资源合并减少了请求数，压缩降低了数据量，可加快页面加载速度。
2. 异步加载与懒加载：
   • 策略：对于非关键的脚本、样式和图片等资源，采用异步加载和懒加载技术。例如，使用async和defer属性加载JavaScript脚本，对于图片使用loading="lazy"属性。这样可以让浏览器在加载页面时先渲染关键内容，提高用户感知的页面加载速度。
   • 依据：HTTP/2的多路复用使得异步加载更加高效，不会阻塞其他资源的加载。懒加载可以避免一次性加载大量非当前可见区域的资源，节省带宽和加快页面初始渲染速度。