Nginx静态资源优化、压缩、缓存处理

一、静态资源优化配置语法

Nginx对静态资源如何进行优化配置。这里从三个属性配置进行优化：

sendfile on;
tcp_nopush on;
tcp_nodeplay on;

（1）sendfile，用来开启高效的文件传输模式。

语法sendfile on |off;
默认值sendfile off;
位置http、server、location...

请求静态资源的过程：客户端通过网络接口向服务端发送请求，操作系统将这些客户端的请求传递给服务器端应用程序，服务器端应用程序会处理这些请求，请求处理完成以后，操作系统还需要将处理得到的结果通过网络适配器传递回去。

如：

server {listen 80;server_name localhost；location / {root html;index index.html;}
}
在html目录下有一个welcome.html页面，访问地址
http://192.168.200.133/welcome.html

（2）tcp_nopush：该指令必须在sendfile打开的状态下才会生效，主要是用来提升网络包的传输'效率'

语法tcp_nopush on|off;
默认值tcp_nopush off;
位置http、server、location

（3）tcp_nodelay：该指令必须在keep-alive连接开启的情况下才生效，来提高网络包传输的'实时性'

语法tcp_nodelay on|off;
默认值tcp_nodelay on;
位置http、server、location

        经过刚才的分析，"tcp_nopush"和”tcp_nodelay“看起来是"互斥的"，那么为什么要将这两个值都打开，这个大家需要知道的是在linux2.5.9以后的版本中两者是可以兼容的，三个指令都开启的好处是，sendfile可以开启高效的文件传输模式，tcp_nopush开启可以确保在发送到客户端之前数据包已经充分“填满”， 这大大减少了网络开销，并加快了文件发送的速度。 然后，当它到达最后一个可能因为没有“填满”而暂停的数据包时，Nginx会忽略tcp_nopush参数， 然后，tcp_nodelay强制套接字发送数据。由此可知，TCP_NOPUSH可以与TCP_NODELAY一起设置，它比单独配置TCP_NODELAY具有更强的性能。所以我们可以使用如下配置来优化Nginx静态资源的处理

sendfile on;
tcp_nopush on;
tcp_nodelay on;

二、Nginx静态资源压缩实战

2.1Gzip模块配置指令

接下来所学习的指令都来自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。

  1. gzip指令：该指令用于开启或者关闭gzip功能

语法gzip on|off;
默认值gzip off;
位置http、server、location...

注意只有该指令为打开状态，下面的指令才有效果

http{gzip on;
}

        2.gzip_types指令：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

语法gzip_types mime-type ...;
默认值gzip_types text/html;
位置http、server、location

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。

http{gzip_types application/javascript;
}

        3.gzip_comp_level指令：该指令用于设置Gzip压缩程度，级别从1-9,1表示压缩程度最低，压缩效率最高，9刚好相反，压缩程度最高，但是效率最低、最费时间。

语法gzip_comp_level level;
默认值gzip_comp_level 1;
位置http、server、location
http{gzip_comp_level 6;
}

        4.gzip_vary指令：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

语法gzip_vary on|off;
默认值gzip_vary off;
位置http、server、location

        5.gzip_buffers指令：该指令用于处理请求压缩的缓冲区数量和大小。

语法gzip_buffers number size;
默认值gzip_buffers 32 4k|16 8k;
位置http、server、location

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

        6.gzip_disable指令：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

语法gzip_disable regex ...;
默认值—
位置http、server、location

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]\.";

        7.gzip_http_version指令：针对不同的HTTP协议版本，可以选择性地开启和关闭Gzip功能。

语法gzip_http_version 1.0|1.1;
默认值gzip_http_version 1.1;
位置http、server、location

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。

        8.gzip_min_length指令：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

语法gzip_min_length length;
默认值gzip_min_length 20;
位置http、server、location
nignx计量大小的单位：bytes[字节] / kb[千字节] / M[兆]
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。但是如何使用了Chunk编码动态压缩，该指令将被忽略。建议设置为1K或以上。

        9.gzip_proxied指令：该指令设置是否对服务端返回的结果进行Gzip压缩。

语法gzip_proxied off|expired|no-cache| no-store|private|no_last_modified|no_etag|auth|any;
默认值gzip_proxied off;
位置http、server、location

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

2.2Gzip和sendfile共存问题

前面在讲解sendfile的时候，提到过，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。

语法gzip_static on | off | always;
默认值gzip_static off;
位置http、server、location

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。如何来添加?

添加模块到Nginx的实现步骤

(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

(1)直接访问http://192.168.200.133/jquery.js

(2)使用gzip命令进行压缩

cd /usr/local/nginx/html
gzip jquery.js

(3)再次访问http://192.168.200.133/jquery.js

三、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：

header说明
Expires缓存过期的日期和时间
Cache-Control设置和缓存相关的配置信息
Last-Modified请求资源最后修改时间
ETag请求变量的实体标签的当前值，比如文件的MD5值

（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。

浏览器缓存相关指令

Nginx需要进行缓存相关设置，就需要用到如下的指令

expires指令

expires:该指令用来控制页面缓存的作用。可以通过该指令控制HTTP应答中的“Expires"和”Cache-Control"

语法expires [modified] time expires epoch|max|off;
默认值expires off;
位置http、server、location

time:可以整数也可以是负数，指定过期时间，如果是负数，Cache-Control则为no-cache,如果为整数或0，则Cache-Control的值为max-age=time;

epoch: 指定Expires的值为'1 January,1970,00:00:01 GMT'(1970-01-01 00:00:00)，Cache-Control的值no-cache

max:指定Expires的值为'31 December2037 23:59:59GMT' (2037-12-31 23:59:59) ，Cache-Control的值为10年

off:默认不缓存。

add_header指令

add_header指令是用来添加指定的响应头和响应值。

语法add_header name value [always];
默认值—
位置http、server、location...

Cache-Control作为响应头信息，可以设置如下值：

缓存响应指令：

Cache-control: must-revalidate
Cache-control: no-cache
Cache-control: no-store
Cache-control: no-transform
Cache-control: public
Cache-control: private
Cache-control: proxy-revalidate
Cache-Control: max-age=<seconds>
Cache-control: s-maxage=<seconds>

指令说明
must-revalidate可缓存但必须再向源服务器进行确认
no-cache缓存前必须确认其有效性
no-store不缓存请求或响应的任何内容
no-transform代理不可更改媒体类型
public可向任意方提供响应的缓存
private仅向特定用户返回响应
proxy-revalidate要求中间缓存服务器对缓存的响应有效性再进行确认
max-age=<秒>响应最大Age值
s-maxage=<秒>公共缓存服务器响应的最大Age值

max-age=[秒]：

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