如何用Node.js HTTP2模块在HEADERS帧前发送PRIORITY帧？

我注意到Firefox、nghttp这类HTTP2客户端，在完成协议协商、发送HEADERS帧之前，会给流3、5、7、9、11发送5个PRIORITY帧，相关日志如下：

$ nghttpd -d ~/Proxy 8080 key.pem cert.pem -v
Enter PEM pass phrase:
IPv4: listen 0.0.0.0:8080
IPv6: listen :::8080
[ALPN] client offers:
* h2
* spdy/3.1
* http/1.1
SSL/TLS handshake completed
The negotiated protocol: h2
[id=1] [ 18.917] send SETTINGS frame <length=6, flags=0x00, stream_id=0>
      (niv=1)
      [SETTINGS_MAX_CONCURRENT_STREAMS(0x03):100]
[id=1] [ 18.920] recv SETTINGS frame <length=12, flags=0x00, stream_id=0>
      (niv=2)
      [SETTINGS_INITIAL_WINDOW_SIZE(0x04):131072]
      [SETTINGS_MAX_FRAME_SIZE(0x05):16384]
[id=1] [ 18.920] recv WINDOW_UPDATE frame <length=4, flags=0x00, stream_id=0>
      (window_size_increment=12517377)
[id=1] [ 18.920] recv PRIORITY frame <length=5, flags=0x00, stream_id=3>
      (dep_stream_id=0, weight=201, exclusive=0)
[id=1] [ 18.920] recv PRIORITY frame <length=5, flags=0x00, stream_id=5>
      (dep_stream_id=0, weight=101, exclusive=0)
[id=1] [ 18.920] recv PRIORITY frame <length=5, flags=0x00, stream_id=7>
      (dep_stream_id=0, weight=1, exclusive=0)
[id=1] [ 18.920] recv PRIORITY frame <length=5, flags=0x00, stream_id=9>
      (dep_stream_id=7, weight=1, exclusive=0)
[id=1] [ 18.920] recv PRIORITY frame <length=5, flags=0x00, stream_id=11>
      (dep_stream_id=3, weight=1, exclusive=0)
[id=1] [ 18.920] send SETTINGS frame <length=0, flags=0x01, stream_id=0>
      ; ACK
      (niv=0)
[id=1] [ 18.926] recv SETTINGS frame <length=0, flags=0x01, stream_id=0>
      ; ACK
      (niv=0)
[id=1] [ 25.773] recv (stream_id=13) :method: GET
[id=1] [ 25.773] recv (stream_id=13) :path: /plaintext.txt
[id=1] [ 25.773] recv (stream_id=13) :authority: 127.0.0.1:8080
[id=1] [ 25.773] recv (stream_id=13) :scheme: https
[id=1] [ 25.773] recv (stream_id=13) user-agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10.10; rv:45.0) Gecko/20100101 Firefox/45.0
[id=1] [ 25.773] recv (stream_id=13) accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
[id=1] [ 25.773] recv (stream_id=13) accept-language: en-US,en;q=0.5
[id=1] [ 25.773] recv (stream_id=13) accept-encoding: gzip, deflate, br
[id=1] [ 25.773] recv (stream_id=13) if-modified-since: Wed, 27 Apr 2016 13:10:07 GMT
[id=1] [ 25.773] recv HEADERS frame <length=196, flags=0x25, stream_id=13>
      ; END_STREAM | END_HEADERS | PRIORITY
      (padlen=0, dep_stream_id=11, weight=32, exclusive=0)
      ; Open new stream
[id=1] [ 25.774] recv WINDOW_UPDATE frame <length=4, flags=0x00, stream_id=13>
      (window_size_increment=12451840)
[id=1] [ 25.774] send HEADERS frame <length=42, flags=0x05, stream_id=13>
      ; END_STREAM | END_HEADERS
      (padlen=0)
      ; First response header
      :status: 304
      server: nghttpd nghttp2/1.8.0
      date: Fri, 29 Apr 2016 08:07:25 GMT
[id=1] [ 25.774] stream_id=13 closed

实现方案 #

Node.js HTTP2模块没有提供直接发送PRIORITY帧的高层API，但可以通过底层的Http2Session.frame()方法手动构造并发送符合HTTP2规范的PRIORITY帧，步骤如下：

1. 明确PRIORITY帧的格式

根据HTTP2协议规范，PRIORITY帧的核心参数：

• 帧类型：0x02
• 长度：固定为5字节（payload大小）
• 标志位：0（无特殊标志）
• 流ID：目标流的ID（客户端流必须为奇数，如3、5等）
• Payload结构：
  • 前4字节：依赖流ID（最高位为独占位，0表示非独占）
  • 第5字节：权重（范围1-256）

2. 代码实现示例

在HTTP2客户端会话完成SETTINGS握手（收到服务器的SETTINGS ACK）后，构造并发送PRIORITY帧：

const http2 = require('http2');
const fs = require('fs');

// 连接到HTTP2服务器（自签名证书需指定CA）
const client = http2.connect('https://localhost:8080', {
  ca: fs.readFileSync('cert.pem')
});

// 在收到SETTINGS ACK后发送PRIORITY帧
client.on('settings', (settings, isAck) => {
  if (isAck) {
    // 封装发送PRIORITY帧的工具函数
    function sendPriority(targetStreamId, depStreamId, weight, exclusive = 0) {
      // 构造payload：将独占位存入依赖流ID的最高位
      const depIdWithExclusive = (exclusive << 31) | depStreamId;
      const payload = Buffer.alloc(5);
      payload.writeUInt32BE(depIdWithExclusive, 0);
      payload.writeUInt8(weight, 4);
      // 发送帧：类型0x02=PRIORITY，长度5，标志0，目标流ID，payload
      client.frame(0x02, 5, 0, targetStreamId, payload);
    }

    // 按照日志中的参数发送5个PRIORITY帧
    sendPriority(3, 0, 201);
    sendPriority(5, 0, 101);
    sendPriority(7, 0, 1);
    sendPriority(9, 7, 1);
    sendPriority(11, 3, 1);

    // 发送业务请求（示例）
    const req = client.request({ ':path': '/plaintext.txt' });
    req.on('response', (headers) => {
      console.log('响应头:', headers);
    });
    req.end();
  }
});

client.on('error', (err) => console.error('客户端错误:', err));

3. 注意事项

• 必须在会话握手完成后发送：等待服务器的SETTINGS ACK，确保会话处于可用状态
• 流ID规则：客户端流ID必须是奇数，且未被使用（提前预分配3、5等ID符合HTTP2规范）
• 权重范围：权重值必须在1-256之间，日志中的数值均符合要求
• 版本兼容性：frame()是底层API，建议使用Node.js LTS版本（16.x及以上），避免版本差异导致的问题

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Just Intuition