Nginx静态资源压缩与缓存配置

为什么要压缩：
之前配置了静态资源传输速率的优化，为什么需要压缩呢？
在满足上述优化的前提下，我们传送一个1M的数据和一个10M的数据那个效率高?，答案显而易见，传输内容小，速度就会快。那么问题又来了，同样的内容，如果把大小降下来，那么就需要通过资源压缩。
在Nginx的配置文件中可以通过配置gzip来对静态资源进行压缩，相关的指令可以配置在http块、server块和location块中，Nginx可以通过
ngx_http_gzip_module模块
ngx_http_gzip_static_module模块
ngx_http_gunzip_module模块
对这些指令进行解析和处理。
接下来我们从以下内容进行学习
（1）Gzip各模块支持的配置指令
（2）Gzip压缩功能的配置
（3）Gzip和sendfile的冲突解决
（4）浏览器不支持Gzip的解决方案

Gzip模块配置指令

指令都来自ngx_http_gzip_module模块，该模块会在nginx安装的时候内置到nginx的安装环境中，也就是说我们可以直接使用这些指令。

gzip

该指令用于开启或者关闭gzip功能

注意只有该指令为打开状态，下面的指令才有效果
http{
gzip on;
}

gzip_types

该指令可以根据响应页的MIME类型选择性地开启Gzip压缩功能

所选择的值可以从mime.types文件中进行查找，也可以使用”*”代表所有。 如果不指定MIME类型，则不会压缩。
http{
gzip_types application/javascript;
}

gzip_comp_level

该指令用于设置Gzip压缩程度，级别从1-9,1表示要是程度最低，要是效率最高，9刚好相反，压缩程度最高，但是效率最低最费时间。

http{
gzip_comp_level 6;
}

gzip_vary

该指令用于设置使用Gzip进行压缩发送是否携带“Vary:Accept-Encoding”头域的响应头部。主要是告诉接收方，所发送的数据经过了Gzip压缩处理

配置完成后，响应头会出现一个Vary字段

gzip_buffers

该指令用于处理请求压缩的缓冲区数量和大小。

其中number:指定Nginx服务器向系统申请缓存空间个数，size指的是每个缓存空间的大小。主要实现的是申请number个每个大小为size的内存空间。这个值的设定一般会和服务器的操作系统有关，所以建议此项不设置，使用默认值即可。
gzip_buffers 4 16K; #缓存空间大小

gzip_disable

针对不同种类客户端发起的请求，可以选择性地开启和关闭Gzip功能。

regex:根据客户端的浏览器标志(user-agent)来设置，支持使用正则表达式。指定的浏览器标志不使用Gzip.该指令一般是用来排除一些明显不支持Gzip的浏览器。
gzip_disable “MSIE [1-6].“; //ban掉IE6以下的浏览器

gzip_http_version

针对不同的HTTP协议版本，可以选择性地开启和关闭Gzip功能。

该指令是指定使用Gzip的HTTP最低版本，该指令一般采用默认值即可。

gzip_min_length

该指令针对传输数据的大小，可以选择性地开启和关闭Gzip功能

nignx计量大小的单位：bytes[字节] / kb[千字节] / M[兆]
默认是字节，可以通过自己指定单位来设置。
例如: 1024 / 10k|K / 10m|M

Gzip压缩功能对大数据的压缩效果明显，但是如果要压缩的数据比较小的化，可能出现越压缩数据量越大的情况，因此我们需要根据响应内容的大小来决定是否使用Gzip功能，响应页面的大小可以通过头信息中的Content-Length来获取。但是如果使用了Chunk编码动态压缩，该指令将被忽略。建议设置为1K或以上。

gzip_proxied

用于Nginx作为反向代理的场景
该指令设置是否对服务端返回的结果进行Gzip压缩。

off - 关闭Nginx服务器对后台服务器返回结果的Gzip压缩
expired - 启用压缩，如果header头中包含 “Expires” 头信息
no-cache - 启用压缩，如果header头中包含 “Cache-Control:no-cache” 头信息
no-store - 启用压缩，如果header头中包含 “Cache-Control:no-store” 头信息
private - 启用压缩，如果header头中包含 “Cache-Control:private” 头信息
no_last_modified - 启用压缩,如果header头中不包含 “Last-Modified” 头信息
no_etag - 启用压缩 ,如果header头中不包含 “ETag” 头信息
auth - 启用压缩 , 如果header头中包含 “Authorization” 头信息
any - 无条件启用压缩

Gzip配置实例

gzip on;              #开启gzip功能
gzip_types *;         #压缩源文件类型,根据具体的访问资源类型设定
gzip_comp_level 6;    #gzip压缩级别
gzip_min_length 1024; #进行压缩响应页面的最小长度,content-length
gzip_buffers 4 16K;   #缓存空间大小
gzip_http_version 1.1; #指定压缩响应所需要的最低HTTP请求版本
gzip_vary  on;        #往头信息中添加压缩标识
gzip_disable "MSIE [1-6]\."; #对IE6以下的版本都不进行压缩
gzip_proxied  off； #nginx作为反向代理压缩服务端返回数据的条件

这些配置在很多地方可能都会用到，所以我们可以将这些内容抽取到一个配置文件中，然后通过include指令把配置文件再次加载到nginx.conf配置文件中，方法使用。

nginx_gzip.conf
gzip on;
gzip_types *;
gzip_comp_level 6;
gzip_min_length 1024;
gzip_buffers 4 16K;
gzip_http_version 1.1;
gzip_vary  on;
gzip_disable "MSIE [1-6]\.";
gzip_proxied  off;
======
nginx.conf
include nginx_gzip.conf

Gzip和sendfile共存问题

开启sendfile以后，在读取磁盘上的静态资源文件的时候，可以减少拷贝的次数，可以不经过用户进程将静态文件通过网络设备发送出去，但是Gzip要想对资源压缩，是需要经过用户进程进行操作的。所以如何解决两个设置的共存问题。

可以使用ngx_http_gzip_static_module模块的gzip_static指令来解决。

gzip_static指令

gzip_static: 检查与访问资源同名的.gz文件时，response中以gzip相关的header返回.gz文件的内容。

on选项为 自动匹配浏览器是否支持Gzip，always则为不匹配总是发送gzip的
添加上述命令后，会报一个错误，unknown directive "gzip_static"主要的原因是Nginx默认是没有添加ngx_http_gzip_static_module模块。

(1)查询当前Nginx的配置参数
nginx -V
(2)将nginx安装目录下sbin目录中的nginx二进制文件进行更名
cd /usr/local/nginx/sbin
mv nginx nginxold
(3) 进入Nginx的安装目录
cd /root/nginx/core/nginx-1.16.1
(4)执行make clean清空之前编译的内容
make clean
(5)使用configure来配置参数
./configure --with-http_gzip_static_module
(6)使用make命令进行编译
make
(7) 将objs目录下的nginx二进制执行文件移动到nginx安装目录下的sbin目录中
mv objs/nginx /usr/local/nginx/sbin
(8)执行更新命令
make upgrade

gzip_static测试使用

nginx.conf
http {
    include       /etc/nginx/mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                      '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                      '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
    access_log  /var/log/nginx/access.log  main;
    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;
    keepalive_timeout  65;
    #gzip  on;
    gzip_static on;
    include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
}
2.html.gz是压缩过的3.html 
gzip 2.html 
[root@localhost html]# ll -h
总用量 204K
-rw-r--r--  1 root root  18K 8月  22 15:15 1.html
-rwxr-xr-x  1 root root 4.6K 8月  22 15:08 1.js.gz
-rw-r--r--  1 root root 1.3K 8月  22 15:15 2.html.gz
-rw-r--r--  1 root root 162K 8月  22 15:16 3.html
-rw-r--r--. 1 root root  494 7月   6 23:20 50x.html
-rw-r--r--. 1 root root  612 7月   6 23:20 index.html

直接访问2.html 注意这里传输内容的大小
访问3.html

静态资源的缓存处理

什么是缓存

缓存（cache），原始意义是指访问速度比一般随机存取存储器（RAM）快的一种高速存储器，通常它不像系统主存那样使用DRAM技术，而使用昂贵但较快速的SRAM技术。缓存的设置是所有现代计算机系统发挥高性能的重要因素之一。

什么是web缓存

Web缓存是指一个Web资源（如html页面，图片，js，数据等）存在于Web服务器和客户端（浏览器）之间的副本。
缓存会根据进来的请求保存输出内容的副本；当下一个请求来到的时候，如果是相同的URL，缓存会根据缓存机制决定是直接使用副本响应访问请求，还是向源服务器再次发送请求。比较常见的就是浏览器会缓存访问过网站的网页，当再次访问这个URL地址的时候，如果网页没有更新，就不会再次下载网页，而是直接使用本地缓存的网页。只有当网站明确标识资源已经更新，浏览器才会再次下载网页

web缓存的种类

客户端缓存

浏览器缓存

服务端缓存

Nginx / Redis / Memcached等

浏览器缓存

是为了节约网络的资源加速浏览，浏览器在用户磁盘上对最近请求过的文档进行存储，当访问者再次请求这个页面时，浏览器就可以从本地磁盘显示文档，这样就可以加速页面的阅览.

为什么要用浏览器缓存

成本最低的一种缓存实现
减少网络带宽消耗
降低服务器压力
减少网络延迟，加快页面打开速度

浏览器缓存的执行流程

HTTP协议中和页面缓存相关的字段，我们先来认识下：

浏览器的缓存机制

（1）用户首次通过浏览器发送请求到服务端获取数据，客户端是没有对应的缓存，所以需要发送request请求来获取数据；
（2）服务端接收到请求后，获取服务端的数据及服务端缓存的允许后，返回200的成功状态码并且在响应头上附上对应资源以及缓存信息；
（3）当用户再次访问相同资源的时候，客户端会在浏览器的缓存目录中查找是否存在响应的缓存文件
（4）如果没有找到对应的缓存文件，则走(2)步
（5）如果有缓存文件，接下来对缓存文件是否过期进行判断，过期的判断标准是(Expires),
（6）如果没有过期，则直接从本地缓存中返回数据进行展示
（7）如果Expires过期，接下来需要判断缓存文件是否发生过变化
（8）判断的标准有两个，一个是ETag(Entity Tag),一个是Last-Modified
（9）判断结果是未发生变化，则服务端返回304，直接从缓存文件中获取数据
（10）如果判断是发生了变化，重新从服务端获取数据，并根据缓存协商(服务端所设置的是否需要进行缓存数据的设置)来进行数据缓存。