# 018: HTTP/2 中的二进制帧是如何设计的？

# 帧结构

HTTP/2 中传输的帧结构如下图所示:

每个帧分为帧头和帧体。先是三个字节的帧长度，这个长度表示的是帧体的长度。

然后是帧类型，大概可以分为数据帧和控制帧两种。数据帧用来存放 HTTP 报文，控制帧用来管理流的传输。

接下来的一个字节是帧标志，里面一共有 8 个标志位，常用的有 END_HEADERS表示头数据结束，END_STREAM表示单方向数据发送结束。

后 4 个字节是Stream ID, 也就是流标识符，有了它，接收方就能从乱序的二进制帧中选择出 ID 相同的帧，按顺序组装成请求/响应报文。

# 流的状态变化

从前面可以知道，在 HTTP/2 中，所谓的流，其实就是二进制帧的双向传输的序列。那么在 HTTP/2 请求和响应的过程中，流的状态是如何变化的呢？

HTTP/2 其实也是借鉴了 TCP 状态变化的思想，根据帧的标志位来实现具体的状态改变。这里我们以一个普通的请求-响应过程为例来说明：

最开始两者都是空闲状态，当客户端发送Headers帧后，开始分配Stream ID, 此时客户端的流打开, 服务端接收之后服务端的流也打开，两端的流都打开之后，就可以互相传递数据帧和控制帧了。

当客户端要关闭时，向服务端发送END_STREAM帧，进入半关闭状态, 这个时候客户端只能接收数据，而不能发送数据。

服务端收到这个END_STREAM帧后也进入半关闭状态，不过此时服务端的情况是只能发送数据，而不能接收数据。随后服务端也向客户端发送END_STREAM帧，表示数据发送完毕，双方进入关闭状态。

如果下次要开启新的流，流 ID 需要自增，直到上限为止，到达上限后开一个新的 TCP 连接重头开始计数。由于流 ID 字段长度为 4 个字节，最高位又被保留，因此范围是 0 ~ 2的 31 次方，大约 21 亿个。

# 流的特性

刚刚谈到了流的状态变化过程，这里顺便就来总结一下流传输的特性:

• 并发性。一个 HTTP/2 连接上可以同时发多个帧，这一点和 HTTP/1 不同。这也是实现多路复用的基础。
• 自增性。流 ID 是不可重用的，而是会按顺序递增，达到上限之后又新开 TCP 连接从头开始。
• 双向性。客户端和服务端都可以创建流，互不干扰，双方都可以作为发送方或者接收方。
• 可设置优先级。可以设置数据帧的优先级，让服务端先处理重要资源，优化用户体验。

以上就是对 HTTP/2 中二进制帧的介绍，希望对你有所启发。