1. 概述
Web开发中，随着网页内容日益丰富
Web开发中，随着网页内容日益丰富，页面大小不断增加，如何有效减少数据传输量成为了一个关键问题。HTTP压缩技术应运而生，它是一种在服务器和客户端之间传输数据时使用的优化方法。
HTTP压缩的核心思想是在服务器端对响应内容进行压缩，然后发送给客户端，客户端接收到压缩后的数据再进行解压。这个过程可以显著减少传输的数据量，从而加快页面加载速度，减少带宽使用，并提升整体的用户体验。
作为一款高性能的Web服务器，Nginx内置了强大的HTTP压缩功能。通过合理配置Nginx的压缩模块，网站管理员可以轻松实现对静态文件和动态内容的有效压缩。Nginx支持多种压缩算法，其中最常用的是gzip压缩，同时也可以通过扩展模块支持更高效的Brotli压缩。
HTTP压缩不仅可以减少传输的数据量，还能降低服务器的带宽成本。对于移动设备用户来说，压缩技术的应用尤其重要，因为它可以减少数据使用量，提高页面加载速度。然而，压缩也会消耗一定的服务器CPU资源，因此在实际应用中需要权衡压缩带来的收益和成本。
本文将深入探讨Nginx中HTTP压缩的原理、配置方法以及优化策略。我们将从压缩算法的基本概念出发，详细介绍Nginx中的压缩模块，并提供实用的配置示例。同时，我们还将讨论如何根据不同场景优化压缩策略，以及如何避免常见的压缩陷阱。通过本文的学习，读者将能够掌握在Nginx中有效使用HTTP压缩的技巧，从而显著提升网站的性能和用户体验。
2. HTTP压缩原理
HTTP压缩是一种在网络传输过程中减少数据量的技术，它通过在服务器端压缩响应内容，然后在客户端解压的方式来实现数据传输的优化。这种技术不仅可以显著减少传输的数据量，还能提高网页加载速度，降低带宽使用，从而提升整体的用户体验。
2.1 压缩算法简介
在HTTP压缩中，最常用的压缩算法是gzip和Brotli。
gzip是一种广泛支持的压缩算法，它基于DEFLATE算法，结合了LZ77算法和Huffman编码。gzip压缩具有良好的压缩比和较快的压缩速度，是目前Web服务器中最常用的压缩方法。
Brotli是由Google开发的更新的压缩算法，它在压缩比方面优于gzip，尤其是对于文本内容。Brotli使用了更复杂的上下文建模和更高效的熵编码技术，能够在相同的压缩级别下实现更小的文件大小。然而，Brotli的压缩速度相对较慢，通常用于静态内容的预压缩。
除了这两种主要算法，还有其他压缩算法如deflate、zlib等，但在Web环境中使用较少。
2.2 压缩过程和解压过程
压缩过程发生在服务器端。当服务器收到客户端请求后，会根据配置决定是否对响应内容进行压缩。如果决定压缩，服务器会使用指定的算法（如gzip或Brotli）对响应内容进行压缩处理。压缩后的内容会被添加相应的HTTP头部信息，如Content-Encoding: gzip，以告知客户端内容已被压缩及使用的压缩方法。
解压过程则发生在客户端。当浏览器接收到压缩后的响应时，会根据Content-Encoding头部信息识别压缩方法。然后，浏览器会使用相应的解压算法对内容进行解压，还原出原始内容。最后，浏览器会处理解压后的内容，如渲染HTML、执行JavaScript等。
2.3 客户端与服务器的协商机制
HTTP压缩的使用需要客户端和服务器之间的协商。这个过程主要通过HTTP请求和响应头部来完成。
客户端在发送请求时，会在请求头中包含Accept-Encoding字段，列出它支持的压缩方法。例如：
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
这表示客户端支持gzip、deflate和Brotli（br）压缩。
服务器收到请求后，会根据客户端支持的压缩方法和自身的配置，选择一种压缩方法（或不压缩）。如果服务器决定使用压缩，它会在响应头中添加Content-Encoding字段，指明使用的压缩方法。例如：
Content-Encoding: gzip
这表示响应内容使用了gzip压缩。
通过这种协商机制，客户端和服务器可以就使用何种压缩方法达成一致，确保双方都能正确处理传输的数据。
值得注意的是，并非所有类型的内容都适合压缩。例如，已经压缩过的文件（如JPEG图片、ZIP文件等）通常不会再次压缩，因为这可能会增加文件大小而不是减小。因此，服务器在决定是否压缩时，还会考虑内容类型、文件大小等因素。
总的来说，HTTP压缩是一种强大的性能优化技术，通过客户端和服务器的协作，可以显著减少数据传输量，提高网站的加载速度和用户体验。在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的压缩算法和配置，以达到最佳的压缩效果。
3. Nginx中的压缩配置
3.1 gzip压缩配置
3.1.1 启用gzip压缩
Nginx中的gzip压缩功能是通过内置的ngx_http_gzip_module模块实现的。要启用gzip压缩，我们使用gzip指令。这个指令可以在http、server或location上下文中使用。语法如下：
gzip on;
或
gzip off;
当设置为"on"时，Nginx将对响应进行gzip压缩。默认值为"off"。启用gzip压缩是提高网站性能的第一步，但仅仅启用还不够，我们还需要进行更多的配置来优化压缩效果。
3.1.2 设置压缩级别
gzip_comp_level指令用于设置gzip压缩的级别。取值范围是1到9，其中1表示最低压缩比和最快压缩速度，9表示最高压缩比和最慢压缩速度。默认值为1。例如：
gzip_comp_level 6;
通常建议使用4-6之间的值，以平衡压缩效果和CPU使用率。较高的压缩级别会产生更小的文件，但也会消耗更多的CPU资源。
3.1.3 指定压缩的MIME类型
gzip_types指令用于指定需要进行gzip压缩的MIME类型。默认情况下，Nginx只会压缩"text/html"类型的响应。配置示例：
gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;
这个配置指定了多种常见的文件类型进行压缩，包括普通文本、CSS、JSON、JavaScript和XML等。
3.1.4 设置最小压缩文件大小
gzip_min_length指令设置需要进行gzip压缩的响应体的最小大小。当响应体小于这个值时，Nginx不会进行压缩。例如：
gzip_min_length 1000;
这有助于避免对小文件进行不必要的压缩，因为压缩可能会增加文件大小而不是减小。
3.1.5 配置代理请求的压缩行为
gzip_proxied指令控制对从代理服务器收到的响应进行压缩的行为。例如：
gzip_proxied any;
这将对所有从代理服务器收到的响应进行压缩。这个指令有多个可选值，如"off"、“expired”、“no-cache”、“no-store”、“private”、“no_last_modified”、“no_etag"和"auth”。
3.1.6 添加Vary头
gzip_buffers指令用于设置用于压缩响应的缓冲区数量和大小。语法为"number size"，其中number指定缓冲区数量，size指定每个缓冲区的大小。例如：
gzip_buffers 16 8k;
默认值通常足够，但在某些情况下可能需要调整以优化性能。
3.1.7 配置压缩缓冲区
gzip_buffers指令用于设置用于压缩响应的缓冲区数量和大小。语法为"number size"，其中number指定缓冲区数量，size指定每个缓冲区的大小。例如：
gzip_buffers 16 8k;
默认值通常足够，但在某些情况下可能需要调整以优化性能。
3.1.8 针对特定用户代理禁用压缩
gzip_disable指令用于针对特定的用户代理禁用gzip压缩。这通常用于避免对某些存在bug的浏览器进行压缩。例如：
gzip_disable "MSIE [1-6]\.";
这将禁用对IE6及以下版本的gzip压缩。
3.1.9 综合配置示例
以下是一个综合的gzip配置示例，结合了上述所有指令：
gzip on; gzip_comp_level 6; gzip_min_length 1000; gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript; gzip_vary on; gzip_proxied any; gzip_disable "MSIE [1-6]\."; gzip_buffers 16 8k;
这个配置启用了gzip压缩，并对各个方面进行了优化设置。通过合理配置这些gzip指令，可以显著减少传输的数据量，提高网站的加载速度。然而，需要注意的是，压缩也会消耗服务器的CPU资源，因此在配置时需要权衡压缩带来的收益和成本。对于高流量的网站，可能需要进行更细致的调优和测试，以找到最佳的压缩配置。
3.2 gzip_static模块
Nginx的gzip_static模块是一个强大的功能，它允许服务器直接发送预先压缩好的**.gz文件，而不是在每次请求时动态压缩内容。这种方法可以显著减少服务器的CPU**负载，特别是对于经常被请求的静态文件。
gzip_static模块不是Nginx的默认模块，需要在编译Nginx时明确包含。如果你使用的是预编译的Nginx包，可能需要检查是否已包含此模块。可以通过运行nginx -V命令来查看编译选项，寻找是否包含--with-http_gzip_static_module。
启用gzip_static模块后，当客户端请求一个文件时，Nginx会首先查找是否存在该文件的**.gz版本。如果存在，并且客户端支持gzip**压缩（通过Accept-Encoding头部指示），Nginx就会直接发送这个预压缩的文件，而不是动态压缩原始文件。
要在Nginx配置中启用gzip_static，可以使用以下指令：
gzip_static on;
这个指令可以在http、server或location上下文中使用。
gzip_static模块还提供了一个额外的选项"always"。当设置为"always"时，Nginx会始终发送**.gz**文件（如果存在），即使客户端没有发送Accept-Encoding: gzip头部。这在某些特殊情况下可能有用，但通常不推荐使用。
gzip_static always;
使用gzip_static模块时，需要注意以下几点：
首先，你需要为要提供的文件创建**.gz版本。这通常可以通过使用gzip**命令行工具或在构建过程中自动完成。例如，对于一个名为example.js的文件，你需要创建一个名为example.js.gz的压缩版本。
其次，确保**.gz文件与原始文件位于同一目录中。Nginx会在与原始文件相同的位置查找.gz**文件。
第三，记得及时更新**.gz文件。当原始文件发生变化时，确保重新生成对应的.gz**文件，以保持内容的一致性。
最后，gzip_static模块与动态gzip压缩（通过gzip on;启用）可以同时使用。这样，对于有预压缩**.gz文件的内容，Nginx会直接发送.gz**文件；对于没有预压缩文件的内容，Nginx会进行动态压缩。使用gzip_static模块的一个典型配置可能如下所示：
http { gzip_static on; gzip on; gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript; server { listen 80; server_name example.com; root /var/www/example.com; location / { try_files $uri $uri/ =404; } } }
在这个配置中，Nginx会首先尝试发送预压缩的**.gz文件（如果存在）。如果不存在.gz**文件，它会尝试动态压缩内容（如果内容类型匹配gzip_types指令）。
gzip_static模块帮助减少服务器负载，提高静态内容的传输效率。对于大型网站或应用，使用预压缩文件可以显著提升性能，特别是在处理频繁请求的大型静态文件时。然而，它也需要额外的磁盘空间来存储**.gz文件，并且需要在文件更新时维护这些压缩版本。因此，在决定是否使用gzip_static**时，需要权衡这些因素。
3.3 Brotli压缩配置（如果可用）
Brotli是一种由Google开发的新型压缩算法，相比传统的gzip压缩，它能够提供更高的压缩比，尤其适合文本内容的压缩。在Nginx中使用Brotli压缩需要安装额外的模块，因为Brotli不是Nginx的标准模块。
首先，确保你的Nginx已经编译并安装了Brotli模块。你可以通过运行nginx -V命令来检查是否包含了Brotli模块。如果输出中包含--add-module=../ngx_brotli，则表示Brotli模块已经安装。
在Nginx配置中启用Brotli压缩的主要指令是brotli on。这个指令可以在http、server或location上下文中使用。例如：
http { brotli on; # 其他配置... }
与gzip类似，Brotli也有一系列相关的配置指令来控制其行为：
brotli_comp_level指令用于设置Brotli压缩的级别。它的取值范围是0到11，其中0表示不压缩，11表示最高压缩比。默认值通常为6。较高的压缩级别会产生更小的文件，但也会消耗更多的CPU资源。例如：
brotli_comp_level 6;
brotli_types指令用于指定需要进行Brotli压缩的MIME类型。默认情况下，Nginx只会压缩"text/html"类型的响应。通常我们需要压缩更多类型的文件，如CSS、JavaScript等。配置示例：
brotli_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;
brotli_min_length指令设置需要进行Brotli压缩的响应体的最小大小。当响应体小于这个值时，Nginx不会进行压缩。这有助于避免对小文件进行不必要的压缩。默认值通常为20字节。例如：
brotli_min_length 1000;
brotli_buffers指令用于设置用于压缩响应的缓冲区数量和大小。语法为"number size"，其中number指定缓冲区数量，size指定每个缓冲区的大小。例如：
brotli_buffers 16 8k;
brotli_static指令类似于gzip_static，它允许Nginx发送预先压缩的**.br文件，而不是在每次请求时动态压缩内容。这可以显著减少服务器的CPU**负载。使用方法如下：
brotli_static on;
使用Brotli压缩时，还需要注意客户端的支持情况。不是所有的浏览器都支持Brotli压缩，因此通常建议同时启用gzip压缩作为后备方案。
以下是一个综合的Brotli配置示例：
http { brotli on; brotli_comp_level 6; brotli_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript; brotli_min_length 1000; brotli_static on; # 同时启用gzip作为后备 gzip on; gzip_vary on; gzip_proxied any; gzip_comp_level 6; gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript; # 其他配置... }
这个配置启用了Brotli压缩，设置压缩级别为6，指定了多种需要压缩的MIME类型，设置了最小压缩大小为1000字节，并启用了静态Brotli文件支持。同时，它也启用了gzip压缩作为后备方案。
需要注意的是，虽然Brotli压缩可以提供更高的压缩比，但它也可能消耗更多的服务器资源。在实际应用中，建议进行充分的测试和性能监控，以确保Brotli压缩能够为你的网站带来实际的性能提升。
3.4 其他相关配置
除了前面提到的主要压缩配置外，Nginx还提供了一些辅助性的压缩相关配置，这些配置可以帮助我们更精细地控制压缩行为，优化网站性能。
3.4.1 gzip_proxied指令
首先，我们来看gzip_proxied指令。这个指令用于控制对代理请求的压缩行为。它可以在http、server或location上下文中使用。gzip_proxied指令的语法如下：
gzip_proxied off | expired | no-cache | no-store | private | no_last_modified | no_etag | auth | any ...;
这个指令允许我们根据代理请求的特定条件来决定是否进行压缩。例如，如果我们设置为"any"，那么Nginx将对所有代理请求进行压缩：
3.4.2 gzip_vary指令
对于动态内容，我们可能希望在代理服务器上进行压缩，而不是在后端服务器上。这时可以使用gzip_proxied指令结合proxy_pass指令来实现。例如：
location /api/ { proxy_pass http://backend; gzip_proxied any; gzip on; gzip_types application/json; }
在这个配置中，Nginx会对从后端服务器接收到的JSON响应进行gzip压缩，然后再发送给客户端。
3.4.3 gzip_http_version指令
对于动态内容，我们可能希望在代理服务器上进行压缩，而不是在后端服务器上。这时可以使用gzip_proxied指令结合proxy_pass指令来实现。例如：
location /api/ { proxy_pass http://backend; gzip_proxied any; gzip on; gzip_types application/json; }
在这个配置中，Nginx会对从后端服务器接收到的JSON响应进行gzip压缩，然后再发送给客户端。
3.4.4 gzip_disable指令
对于动态内容，我们可能希望在代理服务器上进行压缩，而不是在后端服务器上。这时可以使用gzip_proxied指令结合proxy_pass指令来实现。例如：
location /api/ { proxy_pass http://backend; gzip_proxied any; gzip on; gzip_types application/json; }
在这个配置中，Nginx会对从后端服务器接收到的JSON响应进行gzip压缩，然后再发送给客户端。
3.4.5 代理服务器压缩配置
对于动态内容，我们可能希望在代理服务器上进行压缩，而不是在后端服务器上。这时可以使用gzip_proxied指令结合proxy_pass指令来实现。例如：
location /api/ { proxy_pass http://backend; gzip_proxied any; gzip on; gzip_types application/json; }
在这个配置中，Nginx会对从后端服务器接收到的JSON响应进行gzip压缩，然后再发送给客户端。
3.4.6 gunzip指令
最后，值得一提的是gunzip指令。这个指令允许Nginx对压缩的请求体进行解压。这在某些情况下很有用，比如当我们需要检查或修改客户端发送的压缩数据时。启用gunzip的配置如下：
gunzip on;
这些辅助性的压缩配置为我们提供了更多的灵活性和控制力。通过合理使用这些指令，我们可以根据具体的应用场景和需求，更精细地调整Nginx的压缩行为，从而在性能、资源利用和兼容性之间取得更好的平衡。
在实际应用中，这些配置往往需要结合网站的具体情况进行调整和优化。例如，对于高流量的网站，可能需要更谨慎地使用压缩，以避免CPU负载过高。而对于内容主要是文本的网站，则可以更积极地使用压缩来节省带宽。无论如何，在应用这些配置时，都应该进行充分的测试和监控，以确保它们能够为网站带来实际的性能提升。
运维系列.Nginx中使用HTTP压缩功能（二）：https://developer.aliyun.com/article/1582106
