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Nginx 從 1.13.9 版本開始加入了 HTTP/2 的 Server Push 功能,本文將介紹如何在 Nginx 下實現 HTTP/2 服務器推送 (Server Push) 。這里我們首先用 Docker 搭建一個支持 HTTP/2 的 Server Push 功能的 Nginx 容器并加入 SSL 證書。如果你還不會 Docker,可以先看 「Docker 入門教程」,非常簡單。
一、HTTP 服務
Nginx 的最大作用,就是搭建一個 Web Server。有了容器,只要一行命令,服務器就架設好了,完全不用配置。
| 1 2 3 4 5 6 | $ docker container run \-d \-p 127.0.0.2:8080:80 \--rm \--name mynginx \nginx |
上面命令下載并運行官方的 Nginx image,默認是最新版本(latest),當前是 1.13.9。如果本機安裝過以前的版本,請刪掉重新安裝,因為只有 1.13.9 才開始支持 server push。
上面命令的各個參數含義如下。
- -d:在后臺運行
- -p :容器的80端口映射到127.0.0.2:8080
- –rm:容器停止運行后,自動刪除容器文件
- –name:容器的名字為mynginx
如果沒有報錯,就可以打開瀏覽器訪問 127.0.0.2:8080 了。正常情況下,顯示 Nginx 的歡迎頁。
然后,把這個容器終止,由于?--rm?參數的作用,容器文件會自動刪除。
| 1 | $ docker container stop mynginx |
二、映射網頁目錄
網頁文件都在容器里,沒法直接修改,顯然很不方便。下一步就是讓網頁文件所在的目錄/usr/share/nginx/html?映射到本地。
首先,新建一個目錄,并進入該目錄。
| 1 2 | $ mkdir nginx-docker-demo $ cd nginx-docker-demo |
然后,新建一個html子目錄。
| 1 | $ mkdir html |
在這個子目錄里面,放置一個index.html文件,內容如下。
| 1 | <h1>Hello World</h1> |
接著,就可以把這個子目錄?html,映射到容器的網頁文件目錄?/usr/share/nginx/html。
| 1 2 3 4 5 6 7 | $ docker container run \-d \-p 127.0.0.2:8080:80 \--rm \--name mynginx \--volume "$PWD/html":/usr/share/nginx/html \nginx |
打開瀏覽器,訪問 127.0.0.2:8080,應該就能看到 Hello World 了。
三、拷貝配置
修改網頁文件還不夠,還要修改 Nginx 的配置文件,否則后面沒法加 SSL 支持。
首先,把容器里面的 Nginx 配置文件拷貝到本地。
| 1 | $ docker container cp mynginx:/etc/nginx . |
上面命令的含義是,把?mynginx?容器的?/etc/nginx?拷貝到當前目錄。不要漏掉最后那個點。
執行完成后,當前目錄應該多出一個?nginx?子目錄。然后把這個子目錄改名為?conf。
| 1 | $ mv nginx conf |
現在可以把容器終止了。
| 1 | $ docker container stop mynginx |
四、映射配置目錄
重新啟動一個新的容器,這次不僅映射網頁目錄,還要映射配置目錄。
| 1 2 3 4 5 6 7 8 | $ docker container run \--rm \--name mynginx \--volume "$PWD/html":/usr/share/nginx/html \--volume "$PWD/conf":/etc/nginx \-p 127.0.0.2:8080:80 \-d \nginx |
上面代碼中,--volume "$PWD/conf":/etc/nginx?表示把容器的配置目錄?/etc/nginx,映射到本地的?conf?子目錄。
瀏覽器訪問 127.0.0.2:8080,如果能夠看到網頁,就說明本地的配置生效了。這時,可以把這個容器終止。
| 1 | $ docker container stop mynginx |
五、自簽名證書
現在要為容器加入 HTTPS 支持,第一件事就是生成私鑰和證書。正式的證書需要證書當局(CA)的簽名,這里是為了測試,搞一張自簽名(self-signed)證書就可以了。
下面,我參考的是?DigitalOcean?的教程。首先,確定你的機器安裝了 OpenSSL,然后執行下面的命令。
| 1 2 3 4 5 6 7 | $ sudo openssl req \-x509 \-nodes \-days 365 \-newkey rsa:2048 \-keyout example.key \-out example.crt |
上面命令的各個參數含義如下。
- req:處理證書簽署請求。
- -x509:生成自簽名證書。
- -nodes:跳過為證書設置密碼的階段,這樣 Nginx 才可以直接打開證書。
- -days 365:證書有效期為一年。
- -newkey rsa:2048:生成一個新的私鑰,采用的算法是2048位的 RSA。
- -keyout:新生成的私鑰文件為當前目錄下的example.key。
- -out:新生成的證書文件為當前目錄下的example.crt。
執行后,命令行會跳出一堆問題要你回答,比如你在哪個國家、你的 Email 等等。
其中最重要的一個問題是 Common Name,正常情況下應該填入一個域名,這里可以填 127.0.0.2。
| 1 | Common Name (e.g. server FQDN or YOUR name) []:127.0.0.2 |
回答完問題,當前目錄應該會多出兩個文件:example.key?和?example.crt。
conf?目錄下新建一個子目錄?certs,把這兩個文件放入這個子目錄。
| 1 2 | $ mkdir conf/certs $ mv example.crt example.key conf/certs |
六、HTTPS 配置
有了私鑰和證書,就可以打開 Nginx 的 HTTPS 了。
首先,打開?conf/conf.d/default.conf?文件,在結尾添加下面的配置。
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 | server {listen 443 ssl http2;server_name localhost;ssl on;ssl_certificate /etc/nginx/certs/example.crt;ssl_certificate_key /etc/nginx/certs/example.key;ssl_session_timeout 5m;ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5;ssl_protocols SSLv3 TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;ssl_prefer_server_ciphers on;location / {root /usr/share/nginx/html;index index.html index.htm;} } |
然后,啟動一個新的 Nginx 容器。
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | $ docker container run \--rm \--name mynginx \--volume "$PWD/html":/usr/share/nginx/html \--volume "$PWD/conf":/etc/nginx \-p 127.0.0.2:8080:80 \-p 127.0.0.2:8081:443 \-d \nginx |
上面命令中,不僅映射了容器的 80 端口,還映射了 443 端口,這是 HTTPS 的專用端口。
打開瀏覽器,訪問?https://127.0.0.2:8081/?。因為使用了自簽名證書,瀏覽器會提示不安全。不要去管它,選擇繼續訪問,應該就可以看到 Hello World 了。
至此,Nginx 容器的 HTTPS 支持就做好了。有了這個容器接下來我們就可以來試驗 HTTP/2 的 Server Push 功能。
七、HTTP/2 服務器推送的原理
HTTP/2 協議的主要目的是提高網頁性能。
頭信息(header)原來是直接傳輸文本,現在是壓縮后傳輸。原來是同一個 TCP 連接里面,上一個回應(response)發送完了,服務器才能發送下一個,現在可以多個回應一起發送。
服務器推送(Server Push)是 HTTP/2 協議里面,唯一一個需要開發者自己配置的功能。其他功能都是服務器和瀏覽器自動實現,不需要開發者關心。
7.1 傳統的網頁請求方式
下面是一個非常簡單的 HTML 網頁文件index.html。
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | <!DOCTYPE html> <html> <head><link rel="stylesheet" href="style.css"> </head> <body><h1>hello world</h1><img src="example.png"> </body> </html> |
這個網頁包含一張樣式表?style.css?和一個圖片文件?example.png。為了渲染這個網頁,瀏覽器會發出三個請求。第一個請求是?index.html。
| 1 | GET /index.html HTTP/1.1 |
服務器收到這個請求,就把?index.html?發送給瀏覽器。瀏覽器發現里面包含了樣式表和圖片,于是再發出兩個請求。
| 1 | GET /style.css HTTP/1.1 |
| 1 | GET /example.png HTTP/1.1 |
這就是傳統的網頁請求方式。它有兩個問題,一是至少需要兩輪 HTTP 通信,二是收到樣式文件之前,網頁都會顯示一片空白,這個階段一旦超過2秒,用戶體驗就會非常不好。
7.2 傳統方式的改進
一種解決辦法就是把外部資源合并在網頁文件里面,減少 HTTP 請求。比如,把樣式表的內容寫在<style>?標簽之中,把圖片改成 Base64 編碼的?Data URL。
另一種方法就是資源的預加載(preload)。網頁預先告訴瀏覽器,立即下載某些資源。比如,上例可以寫成下面這樣。
| 1 2 | <link rel="preload" href="/styles.css" as="style"> <link rel="preload" href="/example.png" as="image"> |
對于上例來說,preload?命令并沒有什么幫助。但是,如果前一個網頁就使用這個命令,預加載后一個網頁需要的資源,那么用戶打開后一個網頁時,就會感覺速度飛快。
這兩種方法都有缺點。第一種方法雖然減少了 HTTP 請求,但是把不同類型的代碼合并在一個文件里,違反了分工原則。第二種方法只是提前了下載時間,并沒有減少 HTTP 請求。
7.3 服務器推送的概念
服務器推送(Server Push)指的是,還沒有收到瀏覽器的請求,服務器就把各種資源推送給瀏覽器。
比如,瀏覽器只請求了?index.html,但是服務器把?index.html、style.css、example.png?全部發送給瀏覽器。這樣的話,只需要一輪 HTTP 通信,瀏覽器就得到了全部資源,提高了性能。
八、配置 Nginx 實現 Server Push
Nginx 從 1.13.9 版開始,支持服務器推送。前面我們已經做好了 Nginx 容器,接著就來體驗一下。
首先,進入工作目錄,把原來的首頁刪除。
| 1 2 | $ cd nginx-docker-demo $ rm html/index.html |
然后,新建?html/index.html?文件,寫入上面的網頁源碼。
另外,html?子目錄下面,還要新建兩個文件?example.png?和?style.css。前者可以隨便找一張 PNG 圖片,后者要在里面寫一些樣式。
| 1 2 3 | h1 {color: red; } |
最后,打開配置文件?conf/conf.d/default.conf?,將 443 端口的部分改成下面的樣子。
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 | server {listen 443 ssl http2;server_name localhost;ssl on;ssl_certificate /etc/nginx/certs/example.crt;ssl_certificate_key /etc/nginx/certs/example.key;ssl_session_timeout 5m;ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5;ssl_protocols SSLv3 TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;ssl_prefer_server_ciphers on;location / {root /usr/share/nginx/html;index index.html index.htm;http2_push /style.css;http2_push /example.png;} } |
其實就是最后多了兩行?http2_push?命令。它的意思是,如果用戶請求根路徑?/,就推送style.css?和?example.png。
現在可以啟動容器了。
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | $ docker container run \--rm \--name mynginx \--volume "$PWD/html":/usr/share/nginx/html \--volume "$PWD/conf":/etc/nginx \-p 127.0.0.2:8080:80 \-p 127.0.0.2:8081:443 \-d \nginx |
打開瀏覽器,訪問?https://127.0.0.2:8081?。瀏覽器會提示證書不安全,不去管它,繼續訪問,就能看到網頁了。
網頁上看不出來服務器推送,必須打開 “開發者工具”,切換到 Network 面板,就可以看到其實只發出了一次請求,style.css?和?example.png?都是推送過來的。
查看完畢,關閉容器。
| 1 | $ docker container stop mynginx |
九、配置 Apache 實現 Server Push
Apache 也類似,可以在配置文件?httpd.conf?或者?.htaccess?里面打開服務器推送。
| 1 2 3 4 | <FilesMatch "\index.html$">Header add Link "</styles.css>; rel=preload; as=style"Header add Link "</example.png>; rel=preload; as=image" </FilesMatch> |
十、后端實現
上面的服務器推送,需要寫在服務器的配置文件里面。這顯然很不方便,每次修改都要重啟服務,而且應用與服務器的配置不應該混在一起。
服務器推送還有另一個實現方法,就是后端應用產生 HTTP 回應的頭信息?Link?命令。服務器發現有這個頭信息,就會進行服務器推送。
| 1 | Link: </styles.css>; rel=preload; as=style |
如果要推送多個資源,就寫成下面這樣。
| 1 | Link: </styles.css>; rel=preload; as=style, </example.png>; rel=preload; as=image |
可以參考?Go、Node、PHP?的實現范例。
這時,Nginx 的配置改成下面這樣。
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | server {listen 443 ssl http2;# ...root /var/www/html;location = / {proxy_pass http://upstream;http2_push_preload on;} } |
如果服務器或者瀏覽器不支持 HTTP/2,那么瀏覽器就會按照 preload 來處理這個頭信息,預加載指定的資源文件。
事實上,這個頭信息就是 preload 標準提出的,它的語法和?as?屬性的值都寫在了標準里面。
十一、緩存問題
服務器推送有一個很麻煩的問題。所要推送的資源文件,如果瀏覽器已經有緩存,推送就是浪費帶寬。即使推送的文件版本更新,瀏覽器也會優先使用本地緩存。
一種解決辦法是,只對第一次訪問的用戶開啟服務器推送。下面是 Nginx 官方給出的示例,根據 Cookie 判斷是否為第一次訪問。
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 | server {listen 443 ssl http2 default_server;ssl_certificate ssl/certificate.pem;ssl_certificate_key ssl/key.pem;root /var/www/html;http2_push_preload on;location = /demo.html {add_header Set-Cookie "session=1";add_header Link $resources;} }map $http_cookie $resources {"~*session=1" "";default "</style.css>; as=style; rel=preload"; } |
十二、性能提升
服務器推送可以提高性能。網上測評的結果是,打開這項功能,比不打開時的 HTTP/2 快了8%,比將資源都嵌入網頁的 HTTP/1 快了5%。
可以看到,提升程度也不是特別多,大概是幾百毫秒。而且,也不建議一次推送太多資源,這樣反而會拖累性能,因為瀏覽器不得不處理所有推送過來的資源。只推送 CSS 樣式表可能是一個比較好的選擇。
十三、參考鏈接
- Tips for deploying nginx(official image) with docker, by Mario Ponticello
- How To Run Nginx in a Docker Container on Ubuntu 14.04, by Thomas Taege
- Official Docker Library docs, by Docker
- How To Create a Self-Signed SSL Certificate for Nginx in Ubuntu 16.04, by Justin Ellingwood
- A Comprehensive Guide To HTTP/2 Server Push,by Jeremy Wagner
- Introducing HTTP/2 Server Push with NGINX 1.13.9, by Nginx
總結
以上是生活随笔為你收集整理的全网最详细的docker配置nginx http2 优化高速访问的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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