性能比拼: HTTP/2 vs. HTTP/3

本内容是对知名性能评测博主 Anton Putra HTTP/2 vs. HTTP/3 performance benchmark 内容的翻译与整理, 有适当删减, 相关指标和结论以原作为准

在本内容中，我们将比较 HTTP/2 和 HTTP/3 协议。

我们将使用 Terraform 和 Ansible 在 Google Cloud Platform (GCP) 中创建基础设施，然后从源代码配置和编译 Nginx。

对于第一个测试，我们将使用一个包含大量图片的普通 HTML 页面。

对于第二个更贴近现实的测试，我使用了我自己的网站，该网站包含大量图片且 JavaScript 较重。

为了自动化测试，我们将使用 Playwright Node.js 框架和 Chromium 无头浏览器。当然，我们还会从测试中将指标推送到 Prometheus Pushgateway。

现在，您可以使用例如 Lighthouse 来测量很多东西，但为了简化这个测试并使其简短，我们将使用 PerformanceNavigationTiming API 接口，并且只测量页面加载时间（从 startTime 到 loadEventEnd）。通过使用相同的 API，您可以获取浏览器加载过程中不同事件的更详细指标。

当然，为了并排可视化指标，我们将使用 Grafana 并从 Prometheus 拉取指标。

这两种协议之间的主要区别在于 HTTP/3 使用 QUIC 传输协议，该协议基于 UDP。因此，当您创建防火墙时，不要忘记打开 443 UDP 端口，而不仅仅是 TCP 端口。

对于 GCP 中或多或少较大的项目，您通常会在一个专用的宿主项目（host project）中创建共享 VPC（Shared VPC），并将其与其他服务项目（service projects）共享。要配置防火墙，您可以使用 CIDR 范围、网络标签，或者推荐的选项是创建一个专用的服务账户，并将其用作源或目标。

现在，检查协议最简单的方法是点击“检查”（inspect）并打开网络（Network）选项卡。对于 HTTP/3，您应该看到 h3，对于 HTTP/2 则是 h2。

不幸的是，Nginx 的 HTTP/3 实现尚未进入主线（mainline）分支。如果您想尝试一下，需要克隆这个分支或下载相应的 tar 压缩包。如您所见，它正处于积极开发中。

下一步，您需要下载一些用于编译 Nginx 的依赖项，包括其中一个 OpenSSL 实现。在这个案例中，我使用的是 LibreSSL。然后我们配置 Nginx 并运行 make 进行编译。接着复制一些文件并启动 Nginx。

您可以在我的 GitHub 仓库中找到源代码。您也可以使用 Ansible 动态清单（dynamic inventory）在 GCP 中运行 Playbook。在 Playbook 中，您可以将虚拟机的标签（labels）用作 Ansible 的主机组（host groups）。

对于 HTTP/2，我们需要显式启用它，并且仅为了测试目的，在浏览器端禁用缓存。在 HTTP/2 和 HTTP/3 中，我们都使用 TLSv1.3，因为 HTTP/3 依赖于它。

对于 HTTP/3，我们使用 http3 指令以及 reuseport。它使得内核可以为每个套接字拥有更多的套接字监听器。升级到 HTTP/3 的主要机制是使用以下头部（headers）。这也取决于具体实现。例如，h3-27 是 HTTP/3 协议的一个草案版本。

正如我提到的，为了运行测试，我们将使用 Playwright 框架和 Prometheus 客户端将指标推送到 Pushgateway。这个测试脚本写得不是很漂亮，但能完成工作。启动一个新的无头 Chrome 浏览器实例，然后加载页面，将指标发送到 Pushgateway 并退出。然后根据需要重复此过程多次。