今天我们将继续探讨HTTP性能优化的有效策略。

在上一节中，我们提到在整个HTTP系统中有三个主要的优化点，即服务器、客户端以及传输链路（包括“第一公里”和“中间一公里”）。由于客户端不在我们的直接控制范围内，因此实际的优化工作通常集中在服务器端。这部分可以进一步划分为后端与前端，其中后端涉及网站的后台服务，而前端则涵盖HTML、CSS及图像等内容，这些内容最终呈现给客户端用户。

明确了优化的方向后，具体如何实施HTTP性能优化呢？从总体上看，任何计算机系统的优化措施可以归纳为以下几类：硬件与软件、内部与外部、付费与免费。

硬件升级

最直接的优化方式莫过于投资于现有的硬件设施，如更换更强劲的CPU、速度更快的网卡、更高的带宽或更多的服务器。这种做法能迅速提高网站的服务能力，从而实现HTTP性能的优化。

外部软件和服务采购

除了硬件投资，购买外部软件或服务也是另一种有效的优化途径。例如，使用CDN（内容分发网络）能够显著改善“中间一公里”的传输效率，同时提供多种专业优化功能。将网站托管至CDN，就如同给网站装上了喷气式引擎，几乎无需额外努力即可达到良好的优化效果。

然而，上述“付费”解决方案往往缺乏技术深度，适合那些寻求简便方案的用户。接下来，我们将重点关注网站内部的、无需花费额外成本的软件优化方法。

内部软件优化

内部软件优化可以总结为三个关键词：开源、节流、缓存。

开源

这里的“开源”并不是指开放源代码，而是指挖掘网站服务器本身的潜能，在保持现有条件不变的前提下，尽可能提升其服务能力。首先，推荐使用高性能的Web服务器，如Nginx或OpenResty，避免选择基于Java、Python或Ruby的服务器作为前端服务器，后者更适合处理后端业务逻辑。通过Nginx的高效反向代理功能实现动静态内容的分离，动态页面由Tomcat、Django或Rails处理，而静态资源如图片和样式表则交由Nginx管理。

Nginx和OpenResty还提供了众多配置选项以进一步优化性能，例如禁用负载均衡锁定、增加连接池大小、CPU绑定等。特别值得注意的是，务必启用HTTP长连接，因为TCP和SSL新连接的建立成本极高，可能会占据客户端总延迟的一半以上。长连接虽然不能减少连接握手的时间，但它能将这一成本分散到多个请求中，从而降低整体延迟。

此外，现代操作系统普遍支持TCP Fast Open特性，类似于TLS中的False Start机制，能够在首次握手时就开始数据传输，实现0-RTT。因此，建议在操作系统和Nginx中启用此功能，以减少内外网的握手延迟。

以下是启用长连接等优化设置的一个Nginx配置实例，同时实现了动静态内容的分离：

server {
  listen 80 deferred reuseport backlog=4096 fastopen=1024; 


  keepalive_timeout  60;
  keepalive_requests 10000;
  
  location ~* \.(png)$ {
    root /var/images/png/;
  }
  
  location ~* \.(php)$ {
    proxy_pass http://php_back_end;
  }
}

节流

“节流”旨在减少客户端与服务器间的数据传输量，以便在有限的带宽内传输更多信息。实现这一目标的基本方法是利用HTTP协议自带的数据压缩功能，除了传统的gzip之外，还可以考虑使用br（Brotli）压缩算法，后者具有更好的压缩效果。

在应用数据压缩时，应合理选择压缩级别，避免追求极致压缩比导致服务器计算资源消耗过大，进而影响响应时间和整体性能。对于不同类型的数据，还可以采取特定的压缩策略。例如，对于HTML、CSS和JavaScript等文本文件，可以通过移除代码中的空白字符、换行符和注释来实现“压缩”，尽管这样做会使代码变得难以阅读，但不会影响浏览器的执行效果。

图片是HTTP传输中占用大量带宽的内容之一，即使已经经过压缩，仍有优化空间。常见的优化措施包括删除图片中的元数据（如拍摄时间、地点等）、适当降低分辨率和尺寸，以及选择合适的图片格式，如JPEG用于有损压缩，WebP用于无损压缩。

对于较小的文本或图片文件，还可以采用资源合并（Concatenation）的方法，即将多个小文件合并成一个较大的文件，一次性下载到客户端，再通过JavaScript或CSS进行分割使用。这种方法的优点在于减少了请求次数，但处理过程相对复杂。

以上讨论的压缩技术主要针对HTTP响应体中的数据。而在HTTP/1.x中，头部信息无法被压缩，但我们可以通过移除不必要的头部字段（如Server、X-Powered-By等）来减小头部的体积。

网站通常利用Cookie来保存用户信息，每次浏览器访问时都会携带这些Cookie，这增加了数据的冗余。因此，应减少Cookie的使用频率，缩小其记录的信息量，并通过设定domain和path属性来限制Cookie的影响范围，从而减少不必要的Cookie传输。若客户端支持现代浏览器，可考虑采用HTML5提供的Web Local Storage，以替代Cookie。

除了数据压缩外，性能优化还包括两大方面：域名管理和重定向处理。

DNS域名解析过程消耗较多时间，当网站拥有多个域名时，解析每个域名以获取IP地址会增加成本。因此，建议精简域名数量至两到三个，以缩短域名解析时间，使客户端能更快地从系统缓存中获取解析结果。

重定向导致的客户端延迟同样显著，因为它不仅增加了额外的请求往返次数，还可能触发新的域名DNS解析，这是HTTP前端性能优化中的重要禁忌。除非绝对必要，否则应尽量避免使用重定向，或利用Web服务器实现“内部重定向”。

缓存在提高HTTP性能方面扮演着关键角色，它不仅是HTTP，也是所有计算机系统性能优化的核心工具。结合上述的“开源”与“节流”策略，合理运用缓存能够显著提升HTTP性能。

在网站内部，可以通过部署Memcache、Redis、Varnish等专用缓存服务，将计算的中间结果及资源存储于内存或硬盘中。Web服务器首先查询缓存系统，若有相关数据则直接反馈给客户端，从而节省了访问后端服务的时间。

在传输路径的中间环节，缓存同样是性能优化的关键。CDN的网络加速功能即基于缓存技术，可以说没有缓存就没有CDN的存在。

要充分利用缓存，关键在于理解其工作原理（详情参见第20讲和第22讲）。为每个资源添加ETag和Last-modified字段，并通过Cache-Control、Expires等指令配置合适的缓存控制属性。基本的设置包括max-age，用于指定资源可被缓存的时间长度。例如，图片和CSS等静态资源可设置较长的缓存时间，而动态资源除非要求极高，也应设定较短的缓存时间。

当资源首次抵达客户端后会被缓存，只要仍在有效期内，客户端就不会再次向服务器发起请求，这就是所谓的“最快速的请求是没有请求的请求”。

除了上述“开源”、“节流”和“缓存”三大策略，HTTP性能优化的另一个方向是将协议版本从HTTP/1升级至HTTP/2。通过“飞翔篇”的介绍，我们了解到HTTP/2具备消除应用层头部阻塞、头部压缩、二进制帧、多路复用、流量控制及服务器推送等多项优势，极大地提高了HTTP传输效率。

这些特性本质上是对“开源”和“节流”的进一步优化，但由于它们已集成于协议内部，因此只需切换到HTTP/2即可显著改善网站性能。然而需要注意的是，某些针对HTTP/1的有效优化措施在HTTP/2环境下可能会产生相反的效果。

例如，HTTP/2推荐单个域名下的所有请求共用同一个TCP连接以达到最佳性能。多域名策略反而会导致带宽和服务器资源的浪费，降低HTTP/2的效能，故域名精简在HTTP/2环境中尤为重要。

此外，在HTTP/1中，资源合并有助于减少多次请求带来的开销；而在HTTP/2中，由于引入了头部压缩和多路复用技术，传输小型文件的成本极低，因此资源合并不再具有明显优势。事实上，资源合并还会削弱缓存的有效性，因为一旦某个小文件更新，整个缓存集都将失效，需重新下载全部内容。

鉴于当前广泛使用的高带宽和CDN环境，应尽量减少资源合并（如JavaScript、CSS图片合并，数据内嵌等），保持资源的细颗粒度，以便更充分地利用缓存机制的优势。