HTTP/2 – Ist das auch gut für java-basierte Webservices?

HTTP/2 – Ist das auch gut
für java-basierte
Webservices?
JAN WEINSCHENKER
20. Februar 2018 @JANWEINSCHENKER 1

Agenda
1. HTTP von damals bis heute
2. Die Technik in HTTP
3. Java und Servlet4
4. Fragen

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Die Holisticon AG ist eine Management- und IT-
Beratung aus Hamburg.
Wir entwickeln beste Individualsoftware,
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Geschäftsprozesse durchdringen wir und
automatisieren sie.
Große Datenmengen machen wir mit Smart-Data-
Ansätzen beherrschbar.

HTTP von damals bis
heute
DIE VORGESCHICHTE VON HTTP/2 (H2)

HTTP/1.0 - 1990
Line Mode Browser (LMB) von Nicola Pellow (CERN)

HTTP/1.0 – 1991: Nexus Browser
Entwickelt von Tim
Berners-Lee

www.muenchen.de - April 1999
Quelle: archive.org
www.yahoo.com - April 1999
Quelle: archive.org
HTTP/1.1 – 1999

Das Web heute
315 Requests
5,79 MB
2,36s

Das Web hat sich verändert
• Mehr und komplexere
Inhalte
• JavaScript, CSS, AJAX,
Audio/Video, ...
• Mobile Endgeräte, also ggf.
unzuverlässige Leitungen
• „Dickere“ Leitungen
• Leistungsfähigere Browser
• Das Web bzw. HTTP ist zur
Grundlage von SOAP- und
RESTful-Webservices
geworden.
Aber HTTP/1.* stammt immer noch
aus den 90ern!

HTTP/2 – Seit 2015
• Connection-Multiplexing
• Reduziert Protokoll-Overhead und TCP-Sockets
• Server-Push
• Reduziert Anzahl der HTTP-Anfragen
• Komprimierung der Protokoll-Header (HPACK)
• Reduziert Anzahl der TCP-Roundtrips

Die Technik in HTTP

HTTP Request Roundtrip
Client ServerDNS
DNS
TCP
HTTP
GET
SSL
www.google.de
172.217.20.195
SYN
SYN/ACK
ACK
GET
1x pro
Host

HTTP/1.1 Request-Pipelining
Client Server
GET index.html
Abwicklung
mehrerer
GET-Requests
innerhalb
einer TCP-
Verbindung

HTTP/1.1 – Head-Of-Line-Blocking
Bei HTTP/1.1 verarbeitet der Client die Antworten des Servers nur
in der Reihenfolge, in der er die zugehörigen Anfragen versendet
hat.

HTTP/1.1 Workarounds
• Mehrere TCP-Connections parallel öffnen
• Domain Sharding
• TCP-Verbindungen sind relativ “teuer“
• Anzahl an Verbindungen wird durch Clients begrenzt.

HTTP/1.1 Workarounds - Sharding
www.site.com
static1.site.com
static2.site.com
style.css
button.css
logo.png
product.png

HTTP/1.1 Workarounds
• Verbindungen reduzieren
• Spriting
• Zusammenfassen von Ressourcen
• CSS und JavaScript
• Inlining mittels Base 64
• Probleme beim Caching

HTTP/2 - Keine Workarounds mehr nötig
• HTTP/2 bietet Multiplexing
• Alle Request-Response-Konversationen laufen simultan über
ein und dieselbe TCP-Verbindung.

HTTP/2 Push und Multiplexing
Client Server
HTTP
GET
GET index.html
index.html favicon.ico
script.js
Style.css
via Server-PUSH

HTTP/2 - Begrifflichkeiten
HTTP/2 HTTP/1.1
Connection Ein TCP Socket
Stream Ein Austausch von Request- und Response-Messages zwischen Client und
Server
Message Ein Request bzw. eine Response
Frame Kleinste Einheit zur Kommunikation über die Connection. Eine Message
besteht aus einem oder mehreren Frames.

HTTP/2 - Die Bausteine
Connection
Stream
Message
frame frame frame frame
Message
Message
Stream
Message
Message
Message
Stream ...

HTTP/2 – Ein Beispiel-Stream
Client
Server
Message 1 Message 2
STREAM-ID 41
HEADERS-Frame
GET /index.html
+END_HEADER
+END_STREAM
STREAM-ID 41
HEADERS-Frame
STATUS 200
+END_HEADER
STREAM-ID 41
DATA-Frame
{binary data}
STREAM-ID 41
DATA-Frame
{binary data}
STREAM-ID 41
DATA-Frame
{binary data}
+END_STREAM

HTTP/2 – Ein Beispiel für Server-PUSH
Client
Server
STREAM-ID 41
HEADERS-Frame
GET /index.html
+END_HEADER
+END_STREAM
STREAM-ID 41
HEADERS-Frame
STATUS 200
+END_HEADER
STREAM-ID 41
PUSH_PROMISE-Frame
/style.css
via STREAM 42
STREAM-ID 41
DATA-Frame
{binary data}
+END_STREAM
STREAM-ID 42
DATA-Frame
{binary data}
+END_STREAM
STREAM-ID 42
HEADERS-Frame
STATUS 200
+END_HEADER

HTTP/2 – Noch ein Beispiel für Server-PUSH
Client
Server
STREAM-ID 41
HEADERS-Frame
GET /index.html
+END_HEADERS
+END_STREAM STREAM-ID 41
HEADERS-Frame
STATUS 200
STREAM-ID 41
PUSH_PROMISE-Frame
/style.css
via STREAM 42
+END_HEADERS
STREAM-ID 41
DATA-Frame
{binary data}
+END_STREAM
STREAM-ID 42
HEADERS-Frame
STATUS 200
+END_HEADERS
STREAM-ID 42
RST_STREAM-Frame
<Error Code>

Compression in HTTP/1.1
• Keine Header Compression
• Komprimierung von Nutzdaten mittels
GZIP und DEFLATE

Header-Daten im Browser
LIVE-DEMO
• www.spiegel.de
• www.hsv.de
• www.netzpolitik.org

Header-Daten im Browser
1 Kilobyte an Cookie-Daten pro HTTP-Request
• Problem beim initialen Verbindungsaufbau:
• TCP definiert eine Maximalgröße für die ersten TCP Pakete:
532 bytes.
• MSS (Maximum Segment Size)

ACK
TCP Slow Start
Browser Server
GET
GET
GET
ACK
ACK
Beispiel: 1 GET-Request mit 1500 Byte an Header-Daten und MSS 500 Byte.

Header Compression – HTTP/2
• Komprimierung der HTTP-Header mittels
HPACK
• Payload-Kompression weiterhin mit GZIP

Header Compression mit HPACK
Dreistufige Komprimierung von HTTP Headern.
1. Vordefiniertes Kompressionswörterbuch für 61 sehr gebräuchliche Header. Z.B.:
◦ 2 = :method GET
◦ 3 = :method POST
◦ 8 = :status 200
◦ 16 = accept-encoding gzip, deflate
2. Dynamisches Kompressionswörterbuch
◦ Wird zum Zeitpunkt der Verbindungsaufnahme ausgehandelt
3. Statische Huffman-Kodierung

HTTP/2 zum Angucken
https://http2.golang.org/gophertiles?latency=200

Java und Servlet4

Die Servlet API
• Die meisten Änderungen sind für Entwickler transparent.
• Multiplexing und HPACK erfolgen automatisch.
• Lediglich Server Push ist mit eigenem
Implementierungsaufwand verbunden.

Java: HTTP/2 Verfügbarkeit
Name HTTP/2 Servlet 4
JBOSS EAP 7.1 ja nein
Wildfly 9+ ja nein
Glassfish 5 ja ja
Spring Boot 2 (RC1) ja ja (mit Embedded Tomcat 9)
Tomcat 9 ja ja
OkHttp 3 Client ja nein
Jetty Serve und Client v9.3+ ja nein
Undertow Server 1.4 ja nein
Apache Commons HTTP Client ja nein

Codebeispiele bei Github
https://github.com/janweinschenker/servlet4-demo

Fazit
• Mittlerweile gibt es Java-
Implementierungen
• HTTP/2 setzt sich zu langsam durch.

Fragen?
???

Ende
Vielen Dank!

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