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（八）Connect模塊解析（之二）靜態(tài)文件中間件

2018-02-24 16:10 更新

上一篇專(zhuān)欄簡(jiǎn)單介紹了Connect模塊的基本架構(gòu)，它的執(zhí)行模型十分簡(jiǎn)單，中間件機(jī)制也使得它十分易于擴(kuò)展，具備良好的可伸縮性。在Connect的良好機(jī)制下，我們本章開(kāi)始將逐步解開(kāi)Connect生態(tài)圈中中間件部分，這部分給予Connect良好的功能擴(kuò)展。

靜態(tài)文件中間件

也許你還記得我曾經(jīng)寫(xiě)過(guò)的Node.js靜態(tài)文件服務(wù)器實(shí)戰(zhàn)，那篇文章中我敘述了如何利用Node.js實(shí)現(xiàn)一個(gè)靜態(tài)文件服務(wù)器的許多技術(shù)細(xì)節(jié)，包括路由實(shí)現(xiàn)，MIME，緩存控制，傳輸壓縮，安全、歡迎頁(yè)、斷點(diǎn)續(xù)傳等。但是這里我們不需要去親自處理細(xì)節(jié)，Connect的static中間件為我們提供上述所有功能。代碼只需寥寥3行即可：

var connect = require('connect');  
var app = connect(); 
app.use(connect.static(__dirname + '/public'));

在項(xiàng)目中需要臨時(shí)搭建靜態(tài)服務(wù)器，也無(wú)需安裝apache之類(lèi)的服務(wù)器，通過(guò)NPM安裝Connect之后，三行代碼即可解決需求。
這里需要提及的是在使用該模塊的一點(diǎn)性能相關(guān)的細(xì)節(jié)。

動(dòng)靜分離

前一章提及，app.use()方法在沒(méi)有指定路由信息時(shí)，相當(dāng)于app.use("/", middleware)。這意味著靜態(tài)文件中間件將會(huì)在處理所有路徑的請(qǐng)求。在動(dòng)靜態(tài)請(qǐng)求混雜的場(chǎng)景下，靜態(tài)中間件會(huì)在動(dòng)態(tài)請(qǐng)求時(shí)也調(diào)用fs.stat來(lái)檢測(cè)文件系統(tǒng)是否存在靜態(tài)文件。這造成了不必要的系統(tǒng)調(diào)用，使得性能降低。
解決影響性能的方法既是動(dòng)靜分離。利用路由檢測(cè)，避免不必要的系統(tǒng)調(diào)用，可以有效降低對(duì)動(dòng)態(tài)請(qǐng)求的性能影響。

app.use('/public', connect.static(__dirname + '/public'));

在大型的應(yīng)用中，動(dòng)靜分離通常無(wú)需到一個(gè)Node.js實(shí)例中進(jìn)行，CDN的方式直接在域名上將請(qǐng)求分離。小型應(yīng)用中，適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行動(dòng)靜分離即可避免不必要的性能損耗。

緩存策略

緩存策略包含客戶(hù)端和服務(wù)端兩個(gè)部分。
客戶(hù)端的緩存，主要是利用瀏覽器對(duì)HTTP協(xié)議響應(yīng)頭中cache-control和expires字段的支持。瀏覽器在得到明確的相應(yīng)頭后，會(huì)將文件緩存在本地，依據(jù)cache-control和expires的值進(jìn)行相應(yīng)的過(guò)期策略。這使得重復(fù)訪問(wèn)的過(guò)程中，瀏覽器可以從本地緩存中讀取文件，而無(wú)需從網(wǎng)絡(luò)讀取文件，提升加載速度，也可以降低對(duì)服務(wù)器的壓力。
默認(rèn)情況下靜態(tài)中間件的最大緩存時(shí)設(shè)置為0，意味著它在瀏覽器關(guān)閉后就被清除。這顯然不是我們所期望的結(jié)果。除非是在開(kāi)發(fā)環(huán)境可以無(wú)視maxAge的設(shè)置外，生產(chǎn)環(huán)境請(qǐng)務(wù)必設(shè)置緩存，因?yàn)樗苡行Ч?jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬。

app.use('/public', connect.static(__dirname + '/public', {maxAge: 86400000}));

maxAge選項(xiàng)的單位為毫秒。YUI3的CDN服務(wù)器設(shè)置過(guò)期時(shí)間為10年，是一個(gè)值得參考的值。
靜態(tài)文件如果在客戶(hù)端被緩存，在需要清除緩存的時(shí)候，又該如何清除呢？這里的實(shí)現(xiàn)方法較多，一種較為推薦的做法是為文件進(jìn)行md5處理。

http://some.url/some.js?md5

當(dāng)文件內(nèi)容產(chǎn)生改變時(shí)，md5值也將發(fā)生改變，瀏覽器根據(jù)URL的不同會(huì)重新獲取靜態(tài)文件。md5的方式可以避免不必要的緩存清除，也能精確清除緩存。
由于瀏覽器本身緩存容量的限制，盡管我們可能設(shè)置了10年的過(guò)期時(shí)間，但是也許兩天之后就被新的靜態(tài)文件擠出了本地緩存。這將持續(xù)引起靜態(tài)服務(wù)器的響應(yīng)，也即意味著，客戶(hù)端緩存并不能完全解決降低服務(wù)器壓力的問(wèn)題。
為了解決靜態(tài)服務(wù)器重復(fù)讀取磁盤(pán)造成的壓力，這里需要引出第二個(gè)相關(guān)的中間件：staticCache。

app.use(connect.staticCache());  
app.use(“/public”, connect.static(__dirname + '/public', {maxAge: 86400000}));

這是一個(gè)提供上層緩存功能的中間件，能夠?qū)⒋疟P(pán)中的文件加載到內(nèi)存中，以提高響應(yīng)速度和提高性能。
它的官方測(cè)試數(shù)據(jù)如下：

static(): 2700 rps 
node-static: 5300 rps 
static() + staticCache(): 7500 rps

另一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于靜態(tài)文件托管的模塊叫node-static，其性能是Connect靜態(tài)文件中間件的效率的兩倍。但是在緩存中間件的協(xié)助下，可以彌補(bǔ)性能損失。
事實(shí)上，這個(gè)中間件在生產(chǎn)環(huán)境下并不推薦被使用，而且它將在Connect 3.0版本中被移除。但是它的實(shí)現(xiàn)中有值得玩味的地方，這有助于我們認(rèn)識(shí)Node.js模型的優(yōu)缺點(diǎn)。
staticCache中間件有兩個(gè)主要的選項(xiàng)：maxObjects和maxLength。代表的是能存儲(chǔ)多少個(gè)文件和單個(gè)文件的最大尺寸，其默認(rèn)值為128和256kb。為何會(huì)有這兩個(gè)選項(xiàng)的設(shè)定，原因在于V8有內(nèi)存限制的原因，作為緩存，如果沒(méi)有良好的過(guò)期策略，緩存將會(huì)無(wú)限增加，直到內(nèi)存溢出。設(shè)置存儲(chǔ)數(shù)量和單個(gè)文件大小后，可以有效抑制緩存區(qū)的大小。
事實(shí)上，該緩存還存在的缺陷是單機(jī)情況下，通常為了有效利用CPU，Node.js實(shí)例并不只有一個(gè)，多個(gè)實(shí)例進(jìn)程之間將會(huì)存在冗余的緩存占用，這對(duì)于內(nèi)存使用而言是浪費(fèi)的。
除此之外，V8的垃圾回收機(jī)制是暫停JavaScript線程執(zhí)行，通過(guò)掃描的方式?jīng)Q定是否回收對(duì)象。如果緩存對(duì)象過(guò)大，鍵太多，則掃描的時(shí)間會(huì)增加，會(huì)引起JavaScript響應(yīng)業(yè)務(wù)邏輯的速度變慢。
但是這個(gè)模塊并非沒(méi)有存在的意義，上述提及的缺陷大多都是V8內(nèi)存限制和Node.js單線程的原因。解決該問(wèn)題的方式則變得明了。
風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移是Node.js中常用于解決資源不足問(wèn)題的方式，尤其是內(nèi)存方面的問(wèn)題。將緩存點(diǎn)，從Node.js實(shí)例進(jìn)程中轉(zhuǎn)移到第三方成熟的緩存中去即可。這可以保證：