Web性能权威指南

怎么才能让Web应用速度快、效率高？本书为所有关心这个问题的人提供了必须知道的网络知识，既包括影响性能的最基本因素，也包括那些能让我们创造更强大Web应用的重要技术革新，比如HTTP 2.0、XHR的改进、服务器发送事件（SSE）、WebSocket和WebRTC等。

Steve Souders推荐序XIII
前言XV

第一部分网络技术概览
第1章延迟与带宽3
1．1速度是关键3
1．2延迟的构成4
1．3光速与传播延迟6
1．4延迟的最后一公里7
1．5网络核心的带宽8
1．6网络边缘的带宽9
1．7目标：高带宽和低延迟10

第2章TCP的构成13
2．1三次握手14
2．2拥塞预防及控制16
2．2．1流量控制16
2．2．2慢启动18
2．2．3拥塞预防24
2．3带宽延迟积25
2．4队首阻塞27
2．5针对TCP的优化建议28
2．5．1服务器配置调优29
2．5．2应用程序行为调优30
2．5．3性能检查清单30

第3章UDP的构成31
3．1无协议服务32
3．2UDP与网络地址转换器34
3．2．1连接状态超时35
3．2．2NAT穿透36
3．2．3STUN、TURN与ICE37
3．3针对UDP的优化建议39

第4章传输层安全(TLS)41
4．1加密、身份验证与完整性42
4．2TLS握手44
4．2．1应用层协议协商(ALPN)46
4．2．2服务器名称指示(SNI)47
4．3TLS会话恢复48
4．3．1会话标识符48
4．3．2会话记录单49
4．4信任链与证书颁发机构50
4．5证书撤销52
4．5．1证书撤销名单(CRL)53
4．5．2在线证书状态协议(OCSP)54
4．6TLS记录协议54
4．7针对TLS的优化建议55
4．7．1计算成本55
4．7．2尽早完成(握手)56
4．7．3会话缓存与无状态恢复58
4．7．4TLS记录大小59
4．7．5TLS压缩60
4．7．6证书链的长度61
4．7．7OCSP封套62
4．7．8HTTP严格传输安全(HSTS)62
4．8性能检查清单63
4．9测试与验证64

第二部分无线网络性能
第5章无线网络概览69
5．1无所不在的连接69
5．2无线网络的类型70
5．3无线网络的性能基础71
5．3．1带宽71
5．3．2信号强度74
5．3．3调制75
5．4测量现实中的无线性能76

第6章Wi-Fi79
6．1从以太网到无线局域网79
6．2Wi-Fi标准及功能81
6．3测量和优化Wi-Fi性能81
6．4针对Wi-Fi的优化建议84
6．4．1利用不计流量的带宽84
6．4．2适应可变带宽85
6．4．3适应可变的延迟时间86

第7章移动网络87
7．1G字号移动网络简介87
7．1．1最早提供数据服务的2G88
7．1．23GPP与3GPP289
7．1．33G技术的演进91
7．1．4IMT-Advanced的4G要求93
7．1．5长期演进(LTE)94
7．1．6HSPA+推进世界范围内的4G普及95
7．1．7为多代并存的未来规划96
7．2设备特性及能力97
7．3无线电资源控制器(RRC)99
7．3．13G、4G和Wi-Fi对电源的要求101
7．3．2LTE RRC状态机102
7．3．3HSPA与HSPA+(UMTS)RRC状态机104
7．3．4EV-DO(CDMA) RRC状态机106
7．3．5低效率的周期性传输107
7．4端到端的运营商架构108
7．4．1无线接入网络(RAN)108
7．4．2核心网络110
7．4．3回程容量与延迟112
7．5移动网络中的分组流113
7．5．1初始化请求113
7．5．2入站数据流116
7．6异质网络(HetNet)117
7．7真实的3G、4G和Wi-Fi性能119

第8章移动网络的优化建议121
8．1节约用电122
8．2消除周期性及无效的数据传输124
8．3预测网络延迟上限126
8．3．1考虑RRC状态切换127
8．3．2解耦用户交互与网络通信128
8．4面对多网络接口并存的现实128
8．5爆发传输数据并转为空闲130
8．6把负载转移到Wi-Fi网络131
8．7遵从协议和应用最佳实践131

第三部分HTTP
第9章HTTP简史135
9．1HTTP 0．9：只有一行的协议135
9．2HTTP 1．0：迅速发展及参考性RFC136
9．3HTTP 1．1：互联网标准138
9．4HTTP 2．0：改进传输性能141

第10章Web性能要点143
10．1超文本、网页和Web应用144
10．2剖析现代Web应用146
10．2．1速度、性能与用户期望147
10．2．2分析资源瀑布148
10．3性能来源：计算、渲染和网络访问151
10．3．1更多带宽其实不(太)重要152
10．3．2延迟是性能瓶颈152
10．4人造和真实用户性能度量154
10．5针对浏览器的优化建议157

第11章HTTP 1．x161
11．1持久连接的优点163
11．2HTTP管道165
11．3使用多个TCP连接169
11．4域名分区171
11．5度量和控制协议开销173
11．6连接与拼合174
11．7嵌入资源177

第12章HTTP 2．0179
12．1历史及其与SPDY的渊源180
12．2走向HTTP 2．0181
12．3设计和技术目标182
12．3．1二进制分帧层183
12．3．2流、消息和帧184
12．3．3多向请求与响应185
12．3．4请求优先级186
12．3．5每个来源一个连接188
12．3．6流量控制189
12．3．7服务器推送190
12．3．8首部压缩192
12．3．9有效的HTTP 2．0升级与发现194
12．4二进制分帧简介196
12．4．1发起新流197
12．4．2发送应用数据198
12．4．3HTTP 2．0帧数据流分析199

第13章优化应用的交付201
13．1经典的性能优化最佳实践203
13．1．1在客户端缓存资源204
13．1．2压缩传输的数据205
13．1．3消除不必要的请求字节206
13．1．4并行处理请求和响应207
13．2针对HTTP 1．x的优化建议208
13．3针对HTTP 2．0的优化建议209
13．3．1去掉对1．x的优化209
13．3．2双协议应用策略210
13．3．31．x与2．0的相互转换212
13．3．4评估服务器质量与性能213
13．3．52．0与TLS214
13．3．6负载均衡器、代理及应用服务器215

第四部分浏览器API与协议
第14章浏览器网络概述219
14．1连接管理与优化220
14．2网络安全与沙箱222
14．3资源与客户端状态缓存222
14．4应用API与协议223

第15章XMLHttpRequest225
15．1XHR简史226
15．2跨源资源共享(CORS)227
15．3通过XHR下载数据230
15．4通过XHR上传数据231
15．5监控下载和上传进度233
15．6通过XHR实现流式数据传输234
15．7实时通知与交付236
15．7．1通过XHR实现轮询237
15．7．2通过XHR实现长轮询238
15．8XHR使用场景及性能240

第16章服务器发送事件243
16．1EventSource API243
16．2Event Stream协议245
16．3SSE使用场景及性能248

第17章WebSocket251
17．1WebSocket API252
17．1．1WS与WSS253
17．1．2接收文本和二进制数据253
17．1．3发送文本和二进制数据255
17．1．4子协议协商256
17．2WebSocket协议257
17．2．1二进制分帧层258
17．2．2协议扩展260
17．2．3HTTP升级协商261
17．3WebSocket使用场景及性能264
17．3．1请求和响应流264
17．3．2消息开销265
17．3．3数据效率及压缩266
17．3．4自定义应用协议266
17．3．5部署WebSocket基础设施267
17．4性能检查表269

第18章WebRTC271
18．1标准和WebRTC的发展272
18．2音频和视频引擎272
18．3实时网络传输276
18．4建立端到端的连接280
18．4．1发信号和协商会话280
18．4．2会话描述协议(SDP)282
18．4．3交互连接建立(ICE)285
18．4．4增量提供(Trickle ICE)288
18．4．5跟踪ICE收集和连接状态289
18．4．6完整的示例291
18．5交付媒体和应用数据295
18．5．1通过DTLS实现安全通信296
18．5．2通过SRTP和SRTCP交付媒体298
18．5．3通过SCTP交付应用数据301
18．6DataChannel305
18．6．1设置与协商307
18．6．2配置消息次序和可靠性309
18．6．3部分可靠交付与消息大小311
18．7WebRTC使用场景及性能312
18．7．1音频、视频和数据流312
18．7．2多方通信架构313
18．7．3基础设施及容量规划314
18．7．4数据效率及压缩315
18．8性能检查表316

关于封面318

Steve Souders推荐序
“合格的开发者知道怎么做，而优秀的开发者知道为什么那么做。”相信每一位读者看完这句话，一定打心眼儿里赞同。我们都希望自己能够理解身边的各种系统，同时还能跟别人讲得明白。然而，如果你是一名Web 开发者，那很可能距离这个目标会越来越远。
Web 开发的分工越来越细。你在做哪一类Web 开发？前端？后端？运维？大数据分析？ UI/UX ？存储? 视频？实时消息？我还想再加上一个角色——性能工程师。钻研基础知识与紧跟最新动向本身是一对矛盾，很难平衡。可是，没有基础，那只能是“墙上芦苇，头重脚轻根底浅”。光知道表面上的那点东西可不行。需要解决难题时，发生异常状况时，理解基础知识的人会脱颖而出。
正因为如此，我才说这本书非常重要，不能不看。如果你搞的是Web 开发，那你技术体系的根基就是Web 和它赖以存在的大量网络协议：TCP、TLS、UDP、HTTP，等等。这些协议分别有各自的性能特点和优化技巧，为开发高性能应用，你必须理解为什么网络那么运行。
说实话，我真为想读这本书的你感到庆幸！要是我刚刚接触Web 编程时有这样一本书就好了。那样，就会有一位真正理解网络的人为我释疑解惑，告诉我那些标准和规范的要点，填充我技术体系中的空白。这本书的作者Ilya Grigorik，是少见的网络编程专家，而本书堪称实战经验与规范解读完美结合的产物。
本书中，作者解释了网络编程中的很多为什么：为什么延迟是性能瓶颈？为什么TCP 并不总是最优传输机制，而UDP 有时候反而是更好的选择？为什么重用连接是关键性的优化策略？然后，他又更进一步，给出改进网络性能的具体建议。想要降低延迟？在靠近客户端的服务器上完成会话。想要提高连接重用率？保持连接持久化。正是这种提出问题、分析问题和解决问题的模式，让本书内容极为贴近实战，接地气。
除了全面探讨网络的基础知识，作者还详细讲解了协议和浏览器的最新进展。讲了HTTP 2.0 的诸多优点， 回顾了XHR 及其催生CORS（Cross-Origin ResourceSharing，跨源资源共享）的局限性，还有SSE（Server-Sent Events，服务器发送事件）、WebSockets 和WebRTC。让我们彻底跟上了浏览器网络技术栈的最新进展。
从性能角度分析，基础和最新进展是本书特色，也是本书贯穿始终的主线。正是性能这个视角，让我们理解了网络开发中的那么多为什么，明白了这些东西怎么影响我们的网站和用户。本书把抽象的规范变成了可操作的建议，让我们可以马上学以致用去优化网站，去创造最佳用户体验。这才是最重要的。所以，一定不要错过这本书！
Steve Souders
世界级Web 性能专家、谷歌公司高性能工程师
《高性能网站建设指南》等畅销书作者