Giảm thiểu và nén tải trọng mạng bằng brotli

Michael DiBlasio
Michael DiBlasio
GitHub Nhiễu

Lớp học lập trình này là phần mở rộng của Lớp học lập trình về giảm bớt và nén tải trọng mạng, giả định rằng bạn đã quen thuộc với các khái niệm cơ bản về nén. So với các thuật toán nén khác như gzip, lớp học lập trình này sẽ khám phá cách thuật toán nén Brotli có thể giảm hơn nữa tỷ lệ nén và kích thước tổng thể của ứng dụng.

Ảnh chụp màn hình ứng dụng

Đo

Trước khi tìm hiểu kỹ về cách thêm tính năng tối ưu hoá, bạn nên phân tích trạng thái hiện tại của ứng dụng.

  1. Nhấp vào Phối lại để chỉnh sửa để có thể chỉnh sửa dự án.
  2. Để xem trước trang web, hãy nhấn vào Xem ứng dụng. Sau đó, nhấn vào Toàn màn hình toàn màn hình.

Trong lớp học lập trình về Giảm bớt và nén tải trọng mạng trước đây, chúng tôi đã giảm kích thước của main.js từ 225 KB xuống còn 61,6 KB. Trong lớp học lập trình này, bạn sẽ khám phá cách tính năng nén Brotli có thể giúp giảm kích thước gói này hơn nữa.

Nén Brotli

Brotli là một thuật toán nén mới hơn có thể cung cấp kết quả nén văn bản tốt hơn nữa so với gzip. Theo CertSimple, hiệu suất của Brotli là:

  • Nhỏ hơn 14% so với gzip đối với JavaScript
  • Nhỏ hơn 21% so với gzip đối với HTML
  • Ít hơn 17% so với gzip đối với CSS

Để sử dụng Brotli, máy chủ của bạn phải hỗ trợ HTTPS. Brotli được hỗ trợ trong phiên bản mới nhất của hầu hết các trình duyệt. Những trình duyệt hỗ trợ Brotli sẽ bao gồm br trong tiêu đề Accept-Encoding:

Accept-Encoding: gzip, deflate, br

Bạn có thể xác định thuật toán nén nào được dùng thông qua trường Content-Encoding trong thẻ Mạng Công cụ cho nhà phát triển Chrome (Command+Option+I hoặc Ctrl+Alt+I):

Bảng điều khiển mạng

Bật Brotli

Nén động

Tính năng nén động liên quan đến việc nén các thành phần một cách nhanh chóng khi trình duyệt yêu cầu.

Ưu điểm

  • Bạn không cần tạo và cập nhật các phiên bản nén đã lưu của tài sản.
  • Tính năng nén nhanh hoạt động đặc biệt hiệu quả đối với các trang web được tạo động.

Nhược điểm

  • Việc nén tệp ở cấp độ cao hơn để đạt được tỷ lệ nén tốt hơn sẽ mất nhiều thời gian hơn. Điều này có thể dẫn đến lượt truy cập hiệu suất khi người dùng đợi nội dung nén trước khi chúng được gửi bởi máy chủ.

Nén động bằng Node/Express

Tệp server.js chịu trách nhiệm thiết lập máy chủ Nút lưu trữ ứng dụng.

var express = require('express');

var app = express();

app.use(express.static('public'));

var listener = app.listen(process.env.PORT, function() {
  console.log('Your app is listening on port ' + listener.address().port);
});

Hiện tại, bạn chỉ cần nhập express và sử dụng phần mềm trung gian express.static để tải tất cả tệp HTML, JS và CSS tĩnh trong public/directory (và các tệp đó được tạo bằng gói webpack với mỗi bản dựng).

Để đảm bảo tất cả thành phần đều được nén bằng brotli mỗi khi được yêu cầu, bạn có thể sử dụng mô-đun shrink-ray. Bắt đầu bằng cách thêm dưới dạng devDependency trong package.json:

"devDependencies": {
  //...
  "shrink-ray": "^0.1.3"
},

Sau đó, nhập tệp này vào tệp máy chủ server.js:

var express = require('express');
var shrinkRay = require('shrink-ray');

Và thêm phần mềm này làm phần mềm trung gian trước khi express.static được gắn kết:

//...
var app = express();

// compress all requests
app.use(shrinkRay());

app.use(express.static('public'));

Bây giờ, hãy tải lại ứng dụng và xem kích thước gói trong bảng điều khiển Mạng:

Kích thước gói với tính năng nén Brotli động

Bạn hiện có thể thấy brotli được áp dụng từ bz trong tiêu đề Content-Encoding. main.bundle.js giảm từ 225 KB xuống còn 53,1 KB! Kích thước này nhỏ hơn khoảng 14% so với gzip (61,6 KB).

Nén tĩnh

Ý tưởng của phương pháp nén tĩnh là nén và lưu trước các thành phần.

Ưu điểm

  • Độ trễ do mức nén cao không còn là vấn đề đáng lo ngại. Bạn không cần phải thực hiện việc nén tệp một cách nhanh chóng vì giờ đây, bạn có thể tìm nạp trực tiếp các tệp đó.

Nhược điểm

  • Các thành phần cần được nén trong mỗi bản dựng. Thời gian xây dựng có thể tăng đáng kể nếu bạn sử dụng mức nén cao.

Nén tĩnh bằng Nút/Express và webpack

Vì tính năng nén tĩnh liên quan đến việc nén tệp trước thời hạn, nên bạn có thể sửa đổi các chế độ cài đặt gói web để nén thành phần trong bước tạo bản dựng. Bạn có thể sử dụng brotli-webpack-plugin để thực hiện việc này.

Bắt đầu bằng cách thêm dưới dạng devDependency trong package.json:

"devDependencies": {
  //...
 "brotli-webpack-plugin": "^1.1.0"
},

Giống như mọi trình bổ trợ webpack khác, hãy nhập trình bổ trợ này vào tệp cấu hình, webpack.config.js:

var path = require("path");

//...
var BrotliPlugin = require('brotli-webpack-plugin');

Và đưa mã này vào mảng trình bổ trợ:

module.exports = {
  // ...
  plugins: [
    // ...
    new BrotliPlugin({
      asset: '[file].br',
      test: /\.(js)$/
    })
  ]
},

Mảng trình bổ trợ sử dụng các đối số sau:

  • asset: Tên thành phần mục tiêu.
  • [file] được thay thế bằng tên tệp tài sản ban đầu.
  • test: Tất cả nội dung khớp với RegExp này (tức là nội dung JavaScript kết thúc bằng .js) đều được xử lý.

Ví dụ: main.js sẽ được đổi tên thành main.js.br.

Khi ứng dụng tải lại và tạo lại, phiên bản nén của gói chính sẽ được tạo. Mở Glitch Console để xem nội dung bên trong thư mục public/ cuối cùng do máy chủ Nút phân phát.

  1. Nhấp vào nút Tools (Công cụ).
  2. Nhấp vào nút Bảng điều khiển.
  3. Trong bảng điều khiển, hãy chạy các lệnh sau để chuyển sang thư mục public và xem tất cả tệp trong bảng điều khiển đó:
cd public
ls -lh
Kích thước gói với tính năng nén Brotli tĩnh

Phiên bản nén brotli của gói, main.bundle.js.br, hiện cũng được lưu tại đây và có kích thước nhỏ hơn ~76% (225 KB so với 53 KB) so với main.bundle.js.

Tiếp theo, hãy yêu cầu máy chủ gửi các tệp được nén brotli này bất cứ khi nào phiên bản JS gốc được yêu cầu. Bạn có thể thực hiện việc này bằng cách xác định một tuyến mới trong server.js trước khi các tệp được phân phát bằng express.static.

var express = require('express');

var app = express();

app.get('*.js', (req, res, next) => {
  req.url = req.url + '.br';
  res.set('Content-Encoding', 'br');
  res.set('Content-Type', 'application/javascript; charset=UTF-8');
  next();
});

app.use(express.static('public'));

app.get dùng để cho máy chủ biết cách phản hồi yêu cầu GET đối với một điểm cuối cụ thể. Sau đó, hàm callback được dùng để xác định cách xử lý yêu cầu này. Tuyến đường hoạt động như sau:

  • Việc chỉ định '*.js' làm đối số đầu tiên có nghĩa là đối số này hoạt động với mọi điểm cuối được kích hoạt để tìm nạp tệp JS.
  • Trong lệnh gọi lại, .br được đính kèm vào URL của yêu cầu và tiêu đề phản hồi Content-Encoding được đặt thành br.
  • Tiêu đề Content-Type được đặt thành application/javascript; charset=UTF-8 để chỉ định loại MIME.
  • Cuối cùng, next() đảm bảo rằng trình tự sẽ tiếp tục với mọi lệnh gọi lại có thể tiếp theo.

Vì một số trình duyệt có thể không hỗ trợ tính năng nén brotli, hãy xác nhận brotli có được hỗ trợ trước khi trả về tệp được nén brotli bằng cách kiểm tra tiêu đề của yêu cầu Accept-Encoding bao gồm br:

var express = require('express');

var app = express();

app.get('*.js', (req, res, next) => {
  if (req.header('Accept-Encoding').includes('br')) {
    req.url = req.url + '.br';
    console.log(req.header('Accept-Encoding'));
    res.set('Content-Encoding', 'br');
    res.set('Content-Type', 'application/javascript; charset=UTF-8');
  }
  next();
});

app.use(express.static('public'));

Sau khi ứng dụng tải lại, hãy xem bảng điều khiển Mạng một lần nữa.

Kích thước gói 53,1 KB (từ 225KB)

Thành công! Bạn đã sử dụng tính năng nén Brotli để nén tài sản hơn nữa!

Kết luận

Lớp học lập trình này minh hoạ cách brotli có thể giảm thêm kích thước tổng thể của ứng dụng. Nếu được hỗ trợ, brotli là một thuật toán nén mạnh hơn gzip.