Nginx开启Brotli压缩算法实现过程详解

前言

在web应用中，为了节省流量，降低传输数据大小，提高传输效率，常用的压缩方式一般都是gzip，今天我们来介绍另外一种更高效的压缩方式brotli。

Brotli 是基于LZ77算法的一个现代变体、霍夫曼编码和二阶上下文建模。Google软件工程师在2015年9月发布了包含通用无损数据压缩的Brotli增强版本，特别侧重于HTTP压缩。

注意：使用算法的前提是启用了 https，因为 http 请求中 request header 里的 Accept-Encoding: gzip, deflate 是没有 br 的。
关于Brotli 算法详细请查看：https://link.zhihu.com/?target=https%3A//en.wikipedia.org/wiki/Brotli

浏览器对brotli协议的支持

各种压缩算法的在不同level下的比较

从图中可以看出brotli vs gzip 的压缩算法总体来说brotli的总体性能更好，尤其是解压速度。我们在选择brotli算法或gzip时，需要根据实际场景进行调优

下载Brotli

google/ngx_brotli 从 16年12月的版本起，开始内置google/brotli，所以我们不需要额外编译bagder/libbrotli库，让安装变得简单起来。我们将google/ngx_brotli下载并解压到/usr/src/ngx_brotli目录

cd /usr/src

git clone https://github.com/google/ngx_brotli.git

然后在下载google/brotli并解压到/usr/src/ngx_brotli/deps/brotli

cd /usr/src/ngx_brotli/deps && rm -rf brotli
git clone git@github.com:google/brotli.git
cd /usr/src/ngx_brotli && git submodule update --init

编译Brotli

nginx自1.9.11以后版本后支持动态模块，自此，给nginx添加模块再也不用重新编译nginx了，通过动态模块，你可以在运行时有有选择性的加载第三方或Nginx官方模块。新的实现方式通过API模块保持尽可能的向后兼容。

下载解压nginx安装包

请下载与当前nginx版本相同的nginx安装包。nginx官方下载地址：http://nginx.org/en/download.html。这里假设当前服务器nginx是1.14.2版本。

可通过命令，获取当前nginx版本

nginx -v

输出

nginx version: nginx/1.14.2

下载nginx安装包

cd /usr/src
wget http://59.80.44.46/nginx.org/download/nginx-1.14.2.tar.gz

解压安装包

tar -xvf nginx-1.14.2.tar.gz

编译动态模块

先进入解压后的nginx安装包目录，配置configure，然后用make modules。

cd nginx-1.14.2
./configure --with-compat --add-dynamic-module=/usr/src/ngx_brotli
make modules

参数语法：--add-dynamic-module=[模块源码所在目录的绝对路径]

等运行完成后，查看编译好的模块

ls objs/*.so

输出：

objs/ngx_http_brotli_filter_module.so objs/ngx_http_brotli_static_module.so

将编译好的模块文件复制到nginx动态模块加载目录

cp objs/{ngx_http_brotli_filter_module.so,ngx_http_brotli_static_module.so} /etc/nginx/modules

注册Brotli模块

为了方便管理nginx动态模块，建议新建一个modules.conf文件，单独管理动态模块。

touch /etc/nginx/modules.conf

在/etc/nginx/nginx.conf配置文件里引入modules.conf文件，找到以下内容并修改：

pid /var/run/nginx.pid;

include /etc/nginx/modules.conf;

打开/etc/nginx/modules.conf，注册刚才编译好的 Brotli 模块。

# Brotli模块
load_module modules/ngx_http_brotli_filter_module.so;
load_module modules/ngx_http_brotli_static_module.so;

启用Brotli压缩

Brotli和gzip是可以并存的，无需关闭gzip。

在/etc/nginx/nginx.conf开启Brotli：

http {
  ...
  # gzip
  gzip on;
  gzip_min_length 1k;
  gzip_buffers 4 32k;
  gzip_http_version 1.1;
  gzip_comp_level 5;
  gzip_types text/plain text/css application/json application/x-javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript application/javascript;
  gzip_vary on;
  gzip_proxied any;
  gzip_disable "MSIE [1-6]\.";

  # brotli
  brotli on;
  brotli_comp_level 6;
  brotli_buffers 16 8k;
  brotli_min_length 20;
  brotli_types text/plain text/css application/json application/x-javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript application/javascript image/svg+xml;
  ...
}

gzip与brotli的配置详情

gzip调优
使用gzip压缩功能，可能为我们节约带宽，加快传输速度，有更好的体验，也为我们节约成本，所以说这是一个重点。关于gzip详细介绍可点击这里;

gzip on 开启gzip压缩功能。

gzip_min_length 1k

设置允许压缩的页面最小字节数，页面字节数从header头的Content-Length中获取，默认值是 0 ，不管页面多大都进行压缩，建议设置成大于 1K ，如果小与1K可能会越压越大。

gzip_buffers

压缩缓冲区大小，表示申请4个单位为32K的内存作为压缩结果流缓存，默认值是申请与原始数据大小相同的内存空间来存储gzip压缩结果。

gzip_http_version 1.1

压缩版本，用于设置识别HTTP协议版本，默认是 1.1 ，目前大部分浏览器已经支持GZIP解压，使用默认即可。

gzip_comp_level 5

压缩比例，用来指定gzip压缩比，1压缩比最小，处理速度最快，9压缩比最大，传输速度快，但是处理慢，也比较消耗CPU资源。推荐设置为 5 。

gzip_types

用来指定压缩的类型，text/html类型总是会被压缩。

gzip_vary on

和http头有关系，加个vary头，给代理服务器用的，有的浏览器支持压缩，有的不支持，所以避免浪费不支持的也压缩，所以根据客户端的HTTP头来判断，是否需要压缩。

gzip_proxied any

nginx作为反向代理的时候启用，开启或者关闭后端服务器返回的结果，匹配的前提是后端服务器必须要返回包含Via的header头。默认是 off 。可选参数值：

off 关闭所有的代理结果数据的压缩
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_disable

禁用IE6的gzip压缩。 IE6对gzip的压缩支持很不好，会造成页面的假死。为了避免IE6出现问题，建议加上这个参数。

brotli调优

Google 认为互联网用户的时间是宝贵的，他们的时间不应该消耗在漫长的网页加载中，因此在 2015 年 9 月 Google 推出了无损压缩算法 Brotli。Brotli 通过变种的 LZ77 算法、Huffman 编码以及二阶文本建模等方式进行数据压缩，与其他压缩算法相比，它有着更高的压塑压缩效率。关于brotli详细介绍可点击这里;

注：如果未安装brotli模块，此部分配置项无需配置，可略过。

brotli on

开启brotli压缩功能。

brotli_comp_level 6

压缩比例，用来指定brotli压缩比，1 压缩比最小，处理速度最快，11 压缩比最大，传输速度快，但是处理慢，也比较消耗CPU资源。默认值为 6 ,使用默认值即可。

brotli_buffers 16 8k

设置用于压缩响应的缓冲区number和size。默认情况下，缓冲区大小等于一个内存页面。默认值：32 4k|16 8k。

brotli_min_length 20

设置length要压缩的响应的最小值，长度仅由Content-Length响应头字段确定。默认为 20 。

brotli_types

用来指定压缩的类型，text/html类型总是会被压缩。

gzip与brotli的配置详情在反向代理配置文件代码中添加：

proxy_set_header Accept-Encoding "";

范例：

server {
  ...
  location / {
    ...
    proxy_set_header Accept-Encoding "";
    ...
  }
  ...
}

重启nginx，使其配置生效

systemctl restart nginx

Brotli 压缩只能在https中生效，因为在 http 请求中 request header 里的 Accept-Encoding: gzip, deflate 是没有 br 的。
清理临时文件

要养成好习惯，每次编译完后都要把应用包解压出来的文件或目录进行删除。

rm -rf /usr/src/{nginx-1.14.2/,ngx_brotli/}

最后检查是否生效

打开网页，用chrome开发者工具调试，在Network一栏会发现有content-encoding:br，同时网络耗时也会明显减少。

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