如何压缩 HTTP 请求正文

上篇文章中，我介绍了 HTTP 协议中的 Accept-Encoding/Content-Encoding 机制。这套机制可以很好地用于文本类响应正文的压缩，可以大幅减少网络传输，从而一直被广泛使用。但 HTTP 请求的发起方（例如浏览器），无法事先知晓要访问的服务端是否支持解压，所以现阶段的浏览器没有压缩请求正文。

有一些通讯协议基于 HTTP 做了扩展，他们的客户端和服务端是专用的，可以放心大胆地压缩请求正文。例如 WebDAV 客户端就是这样。

实际的 Web 项目中，会存在请求正文非常大的场景，例如发表长篇博客，上报用于调试的网络数据等等。这些数据如果能在本地压缩后再提交，就可以节省网络流量、减少传输时间。本文介绍如何对 HTTP 请求正文进行压缩，包含如何在服务端解压、如何在客户端压缩两个部分。

开始之前，先来介绍本文涉及的三种数据压缩格式：

• DEFLATE，是一种使用 Lempel-Ziv 压缩算法（LZ77）和哈夫曼编码的压缩格式。详见RFC 1951；
• ZLIB，是一种使用 DEFLATE 的压缩格式，对应 HTTP 中的 Content-Encoding: deflate。详见RFC 1950；
• GZIP，也是一种使用 DEFLATE 的压缩格式，对应 HTTP 中的 Content-Encoding: gzip。详见RFC 1952；

Content-Encoding 中的 deflate，实际上是 ZLIB。为了清晰，本文将 DEFLATE 称之为 RAW DEFLATE，ZLIB 和 GZIP 都是 RAW DEFLATE 的不同 Wrapper。

解压请求正文

服务端收到请求正文后，需要分析请求头中的 Content-Encoding 字段，才能知道正文采用了哪种压缩格式。本文规定用 gzip、deflate 和 deflate-raw 分别表示请求正文采用 GZIP、ZLIB 和 RAW DEFLATE 压缩格式。

Nginx

Nginx 没有类似于 Apache 的SetInputFilter指令，不能直接给请求添加处理逻辑，还好有OpenResty。OpenResty 通过集成 Lua 及大量 Lua 库，极大地提升了 Nginx 的功能丰富度和可扩展性。而 LuaJIT 中的 FFI 库，允许纯 Lua 代码调用外部 C 函数，使用 C 数据结构。

把这一切结合起来，就能方便地实现这个需求：首先安装 OpenResty；下载并解压Zlib 库的 FFI 版；然后在 Nginx 的配置中，通过lua_package_path指令将这个库引入；再新建一个 lua 文件，如request-compress.lua，调用 Zlib 库实现解压功能：

local ffi  = require "ffi"
local zlib = require "zlib"

local function reader(s)
    local done
    return function()
        if done then return end
        done = true
        return s
    end
end

local function writer()
    local t = {}
    return function(data, sz)
        if not data then return table.concat(t) end
        t[#t + 1] = ffi.string(data, sz)
    end
end

local encoding = ngx.req.get_headers()['Content-Encoding']

if encoding == 'gzip' or encoding == 'deflate' or encoding == 'deflate-raw' then
    ngx.req.clear_header('Content-Encoding');
    ngx.req.read_body()

    local body = ngx.req.get_body_data()

    if body then
        local write = writer()
        local map = {
            gzip = 'gzip', 
            deflate = 'zlib', 
            ['deflate-raw'] = 'deflate'
        }
        local format = map[encoding]
        zlib.inflate(reader(body), write, nil, format)
        ngx.req.set_body_data(write())
    end
end

我们的 Nginx 一般都是挡在最前面，背后还有 PHP、Node.js 等实际服务。这段代码从 Content-Encoding 请求头中获取请求压缩格式，并在解压后移除了这个头部。这样对于 Nginx 背后的服务来说，完全感知不到跟平常有什么不一样。

现在还差最后一步，找到 Nginx 中配置 xxx_pass（proxy_pass、uwsgi_pass、fastcgi_pass 等）的地方，加入 lua 处理逻辑：

location ~ \.php$ {
    access_by_lua_file /your/path/to/request-compress.lua;

    fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
    #... ...
}

这个配置目的是让这个 lua 逻辑工作在 Nginx 的 Access 阶段。

到此为止，基于 OpenResty 的解压方案已经写好。它能否按预期正常工作呢？我决定先放一放，后面再验证。

Node.js

Node.js 内置了对Zlib库的封装。使用 Node.js 也可以轻松应对压缩内容。直接上代码：

var http = require('http');
var zlib = require('zlib');

http.createServer(function (req, res) {
    var zlibStream;
    var encoding = req.headers['content-encoding'];

    switch(encoding) {
        case 'gzip':
            zlibStream = zlib.createGunzip();
            break;
        case 'deflate':
            zlibStream = zlib.createInflate();
            break;
        case 'deflate-raw':
            zlibStream = zlib.createInflateRaw();
            break;
    }

    res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'});
    req.pipe(zlibStream).pipe(res);
}).listen(8361, '127.0.0.1');

这段代码将请求正文解压之后，直接做为输出返回，它可以正常工作，但仅作示意。实际项目中，这些通用逻辑应该放在框架层统一处理，业务层代码无需关心。

PHP

PHP 也内置了处理这些压缩格式的函数，以下是实例代码：

$encoding = $_SERVER['HTTP_CONTENT_ENCODING'];
$rawBody = file_get_contents('php://input');

$body = '';
switch($encoding) {
    case 'gzip':
        $body = gzdecode($rawBody);
        break;
    case 'deflate':
        $body = gzinflate(substr($rawBody, 2, -4)) . PHP_EOL . PHP_EOL;
        break;
    case 'deflate-raw':
        $body = gzinflate($rawBody);
        break;
}

echo $body;

可以看到，ZLIB 格式的压缩数据去掉头尾，就是 RAW DEFLATE，可以直接用 gzinflate 解压。跟前面一样，如果采用 PHP 解压方案，也应该在框架层统一处理。

小结一下：在 Nginx 统一解压的好处是无论后端挂接什么服务，都可以做到无感知，坏处是需要替换为 OpenResty；在 Web 框架中处理更灵活，但不同语言不同项目需要分别处理，性能方面应该也有差别。如何选择，要看各自实际情况。

压缩请求正文

浏览器

通过pako这个 JS 库，可以在浏览器中使用 Zlib 库的大部分功能。它也能用于 Node.js 环境，但 Node.js 中一般用官方的 Zlib 就可以了。

pako 的浏览器版可以在这里下载，我们只需要压缩功能，使用pako_deflate.min.js即可。这个文件有 27.3KB，gzip 后 9.1KB，算很小的了。它同时支持 GZIP、ZLIB 和 RAW DEFLATE 三种压缩格式，如果只保留一种应该还能更小。

下面是使用 pako 库在浏览器中实现压缩请求正文的示例代码：

var rawBody = 'content=test';
var rawLen = rawBody.length;

var bufBody = new Uint8Array(rawLen);
for(var i = 0; i < rawLen; i++) {
    bufBody[i] = rawBody.charCodeAt(i);
}

var format = 'gzip'; // gzip | deflate | deflate-raw
var buf;

switch(format) {
    case 'gzip':
        buf = window.pako.gzip(bufBody);
        break;
    case 'deflate':
        buf = window.pako.deflate(bufBody);
        break;
    case 'deflate-raw':
        buf = window.pako.deflateRaw(bufBody);
        break;
}

var xhr = new XMLHttpRequest();
xhr.open('POST', '/node/');

xhr.setRequestHeader('Content-Encoding', format);
xhr.setRequestHeader('Content-Type', 'application/x-www-form-urlencoded; charset=UTF-8');

xhr.send(buf);

这段代码本身没什么好多说的，十分简单。这里有一个最终的DEMO 页面，大家可以实际体验下。在这个 DEMO 中，针对 Zepto 源码压缩后能够减少 70% 的体积，十分可观。这个 DEMO 服务端使用的是前面介绍的 Node.js 解压方案。

Gzip + Curl

使用 Curl 命令，可以将 Gzip 程序生成的 GZIP 压缩数据 POST 给服务端。例如：

echo "content=Web%20%E5%AE%89%E5%85%A8%E6%98%AF%E4%B8%80%E9%A1%B9%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E5%B7%A5%E7%A8%8B%EF%BC%8C%E4%BB%BB%E4%BD%95%E7%BB%86%E5%BE%AE%E7%96%8F%E5%BF%BD%E9%83%BD%E5%8F%AF%E8%83%BD%E5%AF%BC%E8%87%B4%E6%95%B4%E4%B8%AA%E5%AE%89%E5%85%A8%E5%A0%A1%E5%9E%92%E5%9C%9F%E5%B4%A9%E7%93%A6%E8%A7%A3%E3%80%82" | gzip -c > data.txt.gz

curl -v --data-binary @data.txt.gz -H'Content-Type: application/x-www-form-urlencoded; charset=UTF-8' -H'Content-Encoding: gzip' -X POST https://test.cdsy.xyz/node/

通过下图可以清晰的看到整个数据传输过程：

本文到此马上就要结束了。对于本文没有提及的移动 APP，如果有 POST 大数据的场景，也可以使用本方案，以较小的成本换取用户流量的节省和网络性能的提升。更妙的是这个方案具有良好的兼容性（不支持请求正文压缩的老版本 APP，自然不会在请求头带上 Content-Encoding 字段，直接会跳过服务端的解压逻辑），非常值得尝试！