關(guān)于HTTP傳輸中g(shù)zip壓縮的秘密探索分析

前言

網(wǎng)頁(yè)加載速度加快的好處不言而喻，除了節(jié)省流量，改善用戶的瀏覽體驗(yàn)外，另一個(gè)潛在的好處是Gzip與搜索引擎的抓取工具有著更好的關(guān)系。例如 Google就可以通過(guò)直接讀取gzip文件來(lái)比普通手工抓取更快地檢索網(wǎng)頁(yè)。在Google網(wǎng)站管理員工具（Google Webmaster Tools）中你可以看到，sitemap.xml.gz 是直接作為Sitemap被提交的。

而這些好處并不僅僅限于靜態(tài)內(nèi)容，PHP動(dòng)態(tài)頁(yè)面和其他動(dòng)態(tài)生成的內(nèi)容均可以通過(guò)使用Apache壓縮模塊壓縮，加上其他的性能調(diào)整機(jī)制和相應(yīng)的服務(wù)器端 緩存規(guī)則，這可以大大提高網(wǎng)站的性能。因此，對(duì)于部署在Linux服務(wù)器上的PHP程序，在服務(wù)器支持的情況下，我們建議你開(kāi)啟使用Gzip Web壓縮。下面來(lái)一起看看詳細(xì)的介紹吧。

為什么要開(kāi)啟gZip

我們給某人發(fā)送郵件時(shí)，我們?cè)趥鬏斨鞍炎约旱奈募嚎s一下，接收方收到文件后再去解壓獲取文件。這中操作對(duì)于我們來(lái)說(shuō)都已經(jīng)司空見(jiàn)慣。我們壓縮文件的目的就是為了把傳輸文件的體積減小，加快傳輸速度。我們?cè)?http 傳輸中開(kāi)啟 gZip 的目的也是如此，但是一般文章介紹 gZip 時(shí)候總是結(jié)合一些服務(wù)端配置(nginx)或者構(gòu)建工具插件(webpack)來(lái)說(shuō)，列出一大堆配置讓人看的云里霧里，以至于到最后還沒(méi)搞懂 為什么用，怎么用 這些問(wèn)題。

http 與 gZip

我們下面去探討一下這些問(wèn)題

gZip 文件怎么通訊

我們傳輸壓縮文件給別人時(shí)候一般都帶著后綴名 .rar, .zip之類，對(duì)方在拿到文件后根據(jù)相應(yīng)的后綴名選擇不同的解壓方式然后去解壓文件。我們?cè)?http 傳輸時(shí)候解壓文件的這個(gè)角色的扮演者就是我們使用的瀏覽器，但是瀏覽器怎么分辨這個(gè)文件是什么格式，應(yīng)該用什么格式去解壓呢？

在 http／1.0 協(xié)議中關(guān)于服務(wù)端發(fā)送的數(shù)據(jù)可以配置一個(gè) Content-Encoding 字段，這個(gè)字段用于說(shuō)明數(shù)據(jù)的壓縮方法

Content-Encoding: gzip
Content-Encoding: compress
Content-Encoding: deflate

客戶端在接受到返回的數(shù)據(jù)后去檢查對(duì)應(yīng)字段的信息，然后根據(jù)對(duì)應(yīng)的格式去做相應(yīng)的解碼?？蛻舳嗽谡?qǐng)求時(shí)，可以用 Accept-Encoding 字段說(shuō)明自己接受哪些壓縮方法。

Accept-Encoding: gzip, deflate

我們?cè)跒g覽器的控制臺(tái)中可以看到請(qǐng)求的相關(guān)信息

兼容性

提到瀏覽器作為一個(gè)前端就不由自主的會(huì)想一個(gè)問(wèn)題，會(huì)不會(huì)有瀏覽器不支持呢。HTTP/1.0 是1996年5月發(fā)布的。好消息是基本不用考慮兼容性的問(wèn)題，幾乎所有瀏覽器都支持它。值得一提的是 ie6的早起版本中存在一個(gè)會(huì)破壞 gZip的錯(cuò)誤，后面 ie6本身在 WinXP SP2 中修復(fù)了這個(gè)問(wèn)題，而且用這個(gè)版本的用戶數(shù)量也很少。

誰(shuí)去壓縮文件

這件事看起來(lái)貌似只能服務(wù)端來(lái)做，我們?cè)诰W(wǎng)上看到最多的也是諸如 nginx 開(kāi)啟 gZip 配置之類的文章，但是現(xiàn)在前端流行 spa 應(yīng)用, 用 react, vue 之類的框架時(shí)候總伴隨這一套自己的腳手架,一般用 webpack 作為打包工具，其中可以配置插件 如compression-webpack-plugin 可以讓我們把生成文件進(jìn)行 gZip 等壓縮并生成對(duì)應(yīng)的壓縮文件，而我們應(yīng)用在構(gòu)架時(shí)候有可能也會(huì)在服務(wù)區(qū)和前端文件中放置一層 node 應(yīng)用來(lái)進(jìn)行接口鑒權(quán)和文件轉(zhuǎn)發(fā)。nodejs中我們熟悉的express 框架中也有一個(gè)compression 中間件，可以開(kāi)啟gZip,一時(shí)間看的人眼花繚亂，到底應(yīng)該用誰(shuí)怎么用呢？

服務(wù)端響應(yīng)請(qǐng)求時(shí)候壓縮

其實(shí) nginx 壓縮和 node 框架中用中間件去壓縮都是一樣的，當(dāng)我們點(diǎn)擊網(wǎng)頁(yè)發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求時(shí)候，我們的服務(wù)端會(huì)找到對(duì)應(yīng)的文件，然后對(duì)文件進(jìn)行壓縮返回壓縮后的內(nèi)容【當(dāng)然可以利用緩存減少壓縮次數(shù)】，并配置好我們上面提到的 Content-Encoding 信息。對(duì)于一些應(yīng)用在構(gòu)架時(shí)候并沒(méi)有上游代理層，比如服務(wù)端就一層 node 就可以直接用自己本身的壓縮插件對(duì)文件進(jìn)行壓縮，如果上游配有有 nginx 轉(zhuǎn)發(fā)處理層，最好交給 nginx 來(lái)處理這些，因?yàn)樗鼈冇袑ｉT為此構(gòu)建的內(nèi)容，可以更好的利用緩存并減小開(kāi)銷（很多使用c語(yǔ)言編寫的）。

我們看一些 nginx 中開(kāi)啟 gZip 壓縮的一部分配置

# 開(kāi)啟gzip
gzip on;
# 啟用gzip壓縮的最小文件，小于設(shè)置值的文件將不會(huì)壓縮
gzip_min_length 1k;
# gzip 壓縮級(jí)別，1-10，數(shù)字越大壓縮的越好，也越占用CPU時(shí)間，后面會(huì)有詳細(xì)說(shuō)明
gzip_comp_level 2;
# 進(jìn)行壓縮的文件類型。javascript有多種形式。其中的值可以在 mime.types 文件中找到。
gzip_types text/plain application/javascript application/x-javascript text/css application/xml text/javascript;

應(yīng)用構(gòu)建時(shí)候壓縮

既然服務(wù)端都可以做了為什么 webpack 在打包前端應(yīng)用時(shí)候還有這樣一個(gè)壓縮插件呢，我們可以在上面 nginx 配置中看到 gzip_comp_level 2 這個(gè)配置項(xiàng)，上面也有注釋寫道 1-10 數(shù)字越大壓縮效果越好，但是會(huì)耗費(fèi)更多的CPU和時(shí)間，我們壓縮文件除了減少文件體積大小外，也是為了減少傳輸時(shí)間，如果我們把壓縮等級(jí)配置的很高，每次請(qǐng)求服務(wù)端都要壓縮很久才回返回信息回來(lái)，不僅服務(wù)器開(kāi)銷會(huì)增大很多，請(qǐng)求方也會(huì)等的不耐煩。但是現(xiàn)在的 spa 應(yīng)用既然文件都是打包生成的，那如果我們?cè)诖虬鼤r(shí)候就直接生成高壓縮等級(jí)的文件，作為靜態(tài)資源放在服務(wù)器上，接收到請(qǐng)求后直接把壓縮的文件內(nèi)容返回回去會(huì)怎么樣呢？

webpack 的 compression-webpack-plugin 就是做這個(gè)事情的，配置起來(lái)也很簡(jiǎn)單只需要在裝置中加入對(duì)應(yīng)插件,簡(jiǎn)單配置如下

const CompressionWebpackPlugin = require('compression-webpack-plugin');
webpackConfig.plugins.push(
 new CompressionWebpackPlugin({
 asset: '[path].gz[query]',
 algorithm: 'gzip',
 test: new RegExp('\\.(js|css)$'),
 threshold: 10240,
 minRatio: 0.8
 })
)

webpack 打包完成后生成打包文件外還會(huì)額外生成 .gz 后綴的壓縮文件

那么這個(gè)插件的壓縮等級(jí)是多少呢，我們可以在源碼中看到默認(rèn)的 level 是 9

...
const zlib = require('zlib');
this.options.algorithm = zlib[this.options.algorithm];
...
this.options.compressionOptions = {
 level: options.level || 9,
 flush: options.flush
 ...
}

可以看到壓縮使用的是 zlib 庫(kù)，而 zlib 分級(jí)來(lái)說(shuō)，默認(rèn)是 6 ，最高的級(jí)別就是9 Best compression (also zlib.Z_BEST_COMPRESSION),因?yàn)槲覀冎挥性谏暇€項(xiàng)目時(shí)候才回去打包構(gòu)建一次，所以我們?cè)跇?gòu)建時(shí)候使用最高級(jí)的壓縮方式壓縮多耗費(fèi)一些時(shí)間對(duì)我們來(lái)說(shuō)根本沒(méi)任何損耗，而我們?cè)诜?wù)器上也不用再去壓縮文件，只需要找到相應(yīng)已經(jīng)壓縮過(guò)的文件直接返回就可以了。

服務(wù)端怎么找到這些文件

在應(yīng)用層面解決這個(gè)問(wèn)題還是比較簡(jiǎn)單的，比如上述壓縮文件會(huì)產(chǎn)生index.css, index.js的壓縮文件，在服務(wù)端簡(jiǎn)單處理可以判斷這兩個(gè)請(qǐng)求然后給予相對(duì)應(yīng)的壓縮文件。以 node 的 express 為例

...
app.get(['/index.js','/index.css'], function (req, res, next) {
 req.url = req.url + '.gz'
 res.set('Content-Encoding', 'gzip')
 res.setHeader("Content-Type", generateType(req.path)) // 這里要根據(jù)請(qǐng)求文件設(shè)置content-type
 next()
})

上面我們可以給請(qǐng)求返回 gZip 壓縮后的數(shù)據(jù)了，當(dāng)然上面的局限性太強(qiáng)也不可取，但是對(duì)于處理這個(gè)方面需求也已經(jīng)有很多庫(kù)存在,express 有 express-static-gzip 插件 koa 的 koa-static 則默認(rèn)自帶對(duì) gZip 文件的檢測(cè)，基本原理就是對(duì)請(qǐng)求先檢測(cè) .gz后綴的文件是否存在，再去根據(jù)結(jié)果返回不同的內(nèi)容。

哪些文件可以被 gZip 壓縮

gZip 可以壓縮所有的文件，但是這不代表我們要對(duì)所有文件進(jìn)行壓縮，我們寫的代碼（css,js）之類的文件會(huì)有很好的壓縮效果，但是圖片之類文件則不會(huì)被 gzip 壓縮太多，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)內(nèi)置了一些壓縮，一些文件（比如一些已經(jīng)被壓縮的像.zip文件那種）再去壓縮可能會(huì)讓生成的文件體積更大一些。當(dāng)然已經(jīng)很小的文件也沒(méi)有去壓縮的必要了。

實(shí)踐

能開(kāi)啟 gZip 肯定是要開(kāi)啟的，具體使用在請(qǐng)求時(shí)候?qū)崟r(shí)壓縮還是在構(gòu)建時(shí)候去生成壓縮文件，就要看自己具體業(yè)務(wù)情況。

參考資料

總結(jié)

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