Nginx使用Gzip算法对报文进行压缩详解

什么是HTTP压缩

有时候客户端和服务器之间会传输比较大的报文数据，这时候就占用较大的网络带宽和时长。为了节省带宽，加速报文的响应速速，可以将传输的报文数据先进行压缩，然后再进行传输。

HTTP支持多种报文压缩算法，下面是一个普通的请求头，从Accept-Encoding字段可以看出支持gzip、deflate和br压缩算法。本文我们重点讲使用Gzip算法对报文进行压缩，比如Gzip来压缩HTML,Javascript, CSS文件，压缩完后能大大减少网络传输的数据量，提高了用户显示网页的速度。

Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9
Cache-Control: max-age=0
Connection: keep-alive
Host: localhost:8000
If-Modified-Since: Tue, 21 Apr 2020 14:09:01 GMT
If-None-Match: "5e9efe7d-264"
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/71.0.3578.98 Safari/537.36

任何技术都是双面的，HTTP压缩虽然能减少带宽占用加快响应速度，但是因为需要额外的压缩和解压的过程，所以会占用些客户端或服务器端的计算资源。

了解HTTP的读者知道，可以对HTTP的报文体进行编码加密。其实HTTP压缩是一种特殊的编码方式，使用这种编码方式可以将报文大大减少，使用对应的解法方式又能还原最初的报文。（我们可以看出，其实压缩技术的本质就是一种编码方式）

HTTP压缩的使用场景

从上面对于HTTP压缩的介绍可以看出，这种技术是一种优化技术，常常用于压缩服务器端返回的报文以达到节省带宽加速响应的目的。

下面简单介绍一个HTTP使用Gzip压缩的过程。

• 浏览器发送Http request 给Web服务器, request 中有Accept-Encoding: gzip, deflate, br。 (告诉服务器，浏览器支持gzip压缩)
• Web服务器接到request后， 先生成原始的Response, 其中有原始的Content-Type和Content-Length。
• Web服务器通过Gzip，来对Response进行编码， 编码后header中有Content-Type和Content-Length(压缩后的大小)， 并且增加了Content-Encoding:gzip. 然后把Response发送给浏览器。
• 浏览器接到Response后，根据Content-Encoding:gzip来对Response进行解码。 获取到原始response后， 然后显示出网页。

客户端也可以发送压缩数据给服务端，通过代码将请求数据解压即可，规范起见同样要在请求中加入Content-Encoding:gzip

用Nginx实现HTTP压缩

Nginx提供了对HTTP Gzip压缩的支持，这边我们就来看看适应Nginx怎么对返回报文进行压缩。

Nginx中通过ngx_http_gzip_module模块、ngx_http_gzip_static_module模块和ngx_http_gunzip_module模块来对Gzip功能进行支持。一般情况下Nginx默认会编译
这些模块，可以通过nginx -V命令看下你安装的nginx是否包含了这些模块。

Gzip相关的指令可以在配置文件的http块、server块或者location块中。

ngx_http_gzip_module模块

ngx_http_gzip_module模块主要负责Gzip功能的开启和设置，对响应数据进行在线实时压缩。该模块包含以下主要指令。

# 开启或者关闭Gzip功能,默认情况下，该指令设置为off，即不启用Gzip功能。只有将该指令设置为on时，其他指令设置才有效
gzip on | off

# 设置Gzip压缩文件使用缓存空间的大小
# 默认值是：gzip_buffers 32 4k|16 8k
gzip_buffers number size;

# 该指令用于设定Gzip压缩程度，包括级别1到级别9。
# 级别1表示压缩程度最低，压缩效率最高；级别9表示压缩程度最高，压缩效率最低，最费时间。
# 默认是1
gzip_comp_level level

# 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。
# 支持正则表达式，其中，regex 根据客户端的浏览器标志（User-Agent，UA）进行设置。
gzip_disable regex ...;

# 该设置使用了正则表达式，其可以匹配UC字符串中包含MSIE 4、MSIE 5和MSIE6的所有浏览器。
# 响应这些浏览器发出的请求时，Nginx服务器不进行Gzip压缩。
gzip_disable MSIE [4-6]\.;

# 早期的一些浏览器或者HTTP客户端，可能不支持Gzip自解压，因此用户有时会看到乱码，所以针
# 对不同的HTTP协议版本，需要选择性地开启或者关闭Gzip功能。该指令用于设置开启Gzip功能的最低HTTP协议版本。
# 默认设置为1.1版本，即只有客户端使用1.1及以上版本的HTTP协议时，才使用Gzip功能对响应输出数据进行压缩。
# 从目前来看，绝大多数的浏览器都支持Gzip自解压，一般采用默认值即可.
zip_http_version 1.0 | 1.1;

# 该指令设置页面的字节数，当响应页面的大小大于该值时，才启用Gzip功能。
# 建议设置成gzip_min_length 1024;
gzip_min_length length;

# 用于设置Nginx服务器是否对后端服务器返回的结果进行Gzip压缩;
# 一般情况下，后端都是用来做restAPI接口，返回的数据量不会太大，不建议进行压缩
# 真的需要对后端返回的数据进行压缩是可以再看下这块的内容
gzip_proxied off | expired | no-cache | no-store | private | no_last_modified | no_etag | auth | any ...;

# 设置MIME类型，被设置的类型将被压缩，默认值是：text/html
# 该变量还可以取“*”，表示对所有MIME类型的页面数据进行Gzip压缩
# 一般可以设置成：gzip_types text/plain application/javascript text/css text/xml
gzip_types mime-type ...;

# 开启后的效果是在响应头部添加了Accept-Encoding: gzip
gzip_vary on | off;

ngx_http_gzip_static_module模块

ngx_http_gzip_static_module模块主要负责搜索和发送经过Gzip功能预压缩的数据。这些数据以“.gz”作为后缀名存储在服务器上。如果客户端请求的数据在之前被压缩过，并且客户端浏览器支持Gzip压缩，就直接返回压缩后的数据。

该模块与ngx_http_gzip_module模块的不同之处主要在于，该模块使用的是静态压缩，在HTTP响应头部包含Content-Length头域来指明报文体的长度，用于服务器可确定响应数据长度的情况；而后者默认使用Chunked编码的动态压缩，其主要适用于服务器无法确定响应数据长度的情况，比如大文件下载的情形，这时需要实时生成数据长度。

该模块指令的使用和ngx_http_gzip_static_module模块类似，这边就不再具体展开了。大家可以参考官方文档

该模块是Nginx服务器的可选HTTP模块，如果要使用，必须在Nginx程序配置时添加--with-http_gzip_static_module指令。

ngx_http_gunzip_module模块

Nginx服务器支持对响应输出数据流进行Gzip压缩，这对客户端浏览器来说，需要有能力解压和处理Gzip压缩数据，但如果客户端本身不支持该功能，就需要Nginx服务器在向其发送数据之前先将该数据解压。这些压缩数据可能来自于后端服务器压缩产生或者Nginx服务器预压缩产生。ngx_http_gunzip_module模块便是用来针对不支持Gzip压缩数据处理的客户端浏览器，对压缩数据进行解压处理的.

同样，对这个模块的指令使用就不具体展开了，大家可以参考官方文档

现代的浏览器一般都支持压缩功能，所以这个模块使用到的几率较小。

配置列子

gzip   on;
gzip_min_length 1000;
gzip_proxied expired no-cache no-store private auth;
gzip_types  text/plain application/xml;

为了使得Nginx服务器能够在全局范围内应用Gzip压缩功能，可以将Gzip配置放在了http全局块中。如果要对各个虚拟主机差别性对待，我们可以在对应的server
块中添加各自的Gzip配置指令；

阅读延伸

平时开发的应用中可能不是所有的应用都使用了Nginx，看看其他Web服务器怎么开启对HTTP压缩的支持。

1. Spring Boot中内嵌的Tomcat开启压缩功能

Tomcat作为servet容器+http server，也是支持gzip压缩的。使用传统的Tomcat的话，我们只需要在server.xml配置开启HTTP压缩即可。
在embed版本下需要通过代码来配置。spring-boot内置的tomcat是embed版本，通过内置的autoconfig机制已经做了一些默认tomcat配置，但是对于一些不常用/高级的配置，spring-boot并没有提供入口。

不过由于spring bean的特性，可以覆盖默认装配的bean，包括tomcat相关的配置。使用TomcatConnectorCustomizer接口可以开启压缩配置。

public class ConnC1 implements TomcatConnectorCustomizer{

 @Override
 public void customize(Connector connector) {
  ProtocolHandler protocolHandler = connector.getProtocolHandler();
  if(protocolHandler instanceof Http11NioProtocol){
   Http11NioProtocol http11NioProtocol = (Http11NioProtocol)protocolHandler;
   http11NioProtocol.setCompression("on");//default off
   http11NioProtocol.setCompressibleMimeType();
   http11NioProtocol.setCompressionMinSize(2048);//default 2048(B)
   http11NioProtocol.setMaxKeepAliveRequests(1);//default 200
  }
 }
}

关于Tomcat对于HTTP压缩的支持，大家可以从Tomcat的CompressionConfig这个类开始寻找线索。

其实如果只是简单开启对压缩功能的支持的话，只要在Spring Boot做下面的配置即可：

server:
 compression:
 enabled: true
 min-response-size: 1024
 mime-types:
  application/json

总结