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Node.js一行代码实现静态文件服务器

静态文件服务器实现

nodejs不仅仅可以用来写服务端接口,用来做静态文件服务器替代nginx的功能, 也是分分钟可以搞定的。 话不多说,先上代码:

var server=http.createServer(function (req,res){
    fs.createReadStream(Path.resolve(__dirname,"."+req.url)).pipe(res);
})
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在项目根目录建一个hello.html文件测试一下 hello.html内容如下:

<h1>hello,world</h1>
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node app.js运行,打开浏览器访问一下:http://localhost/hello.html

我们再回头审视一下代码,的确就只有这么简单,这要归功于node Stream类 pipe方法的强大,fs.createReadStream读取本地文件创建一个可读流(ReadStream类的实例),再使用pipe导流到res响应流,res是一个http.ServerResponse类的实例,是一个可写流,继承自 Stream类

http.ServerResponse类的继承关系如下:

安全性考虑

上述代码实现静态文件服务器后,意味着项目根目录下所有的文件(递归)都可以通过浏览器直接访问和下载了,这样会带来一些安全性的问题,想想看,你的服务器端代码和配置文件都能通过浏览器直接下载了,因此需要在代码里加一些限制,例如只能访问特定的目录下的文件和特定扩展名的文件,这样还不够,参考OWasp Top 10安全风险(第4条-不安全的对象直接引用),攻击者仍然可以通过../../目录回溯的方法访问到其它目录,对于访问路径中包含..的也要全部过滤掉。

实现mine type

mime type是指http 响应头中的content-type字段,它决定了浏览器如何解析文件,是直接当做纯文件显示(text/plain),还是做为html文件渲染(text/html),或者当做二进制文件下载,没有输出正确的mine type,可能导致图片文件无法显示,字体文件无效,视频文件无法播放的问题。要实现起来也十分简单,只需要做一个映射表,不同文件扩展名,在响应头的content-type字段中输出对应的mine type就行了。

完整代码如下:

const http=require("http");
const Path=require("path");
const fs=require("fs");

var server=http.createServer(function (req,res){
    const fileName=Path.resolve(__dirname,"."+req.url);
    const extName=Path.extname(fileName).substr(1);

    if (fs.existsSync(fileName)) { //判断本地文件是否存在
        var mineTypeMap={
            html:'text/html;charset=utf-8',
            htm:'text/html;charset=utf-8',
            xml:"text/xml;charset=utf-8",
            png:"image/png",
            jpg:"image/jpeg",
            jpeg:"image/jpeg",
            gif:"image/gif",
            css:"text/css;charset=utf-8",
            txt:"text/plain;charset=utf-8",
            mp3:"audio/mpeg",
            mp4:"video/mp4",
            ico:"image/x-icon",
            tif:"image/tiff",
            svg:"image/svg+xml",
            zip:"application/zip",
            ttf:"font/ttf",
            woff:"font/woff",
            woff2:"font/woff2",

        }
        if (mineTypeMap[extName]) {
            res.setHeader('Content-Type', mineTypeMap[extName]);
        }
        var stream=fs.createReadStream(fileName);
        stream.pipe(res);
    }

    
})
server.listen(80);
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实现gzip

对于文本类型的文件,如html,js,css,采用gzip压缩可以大幅减少传输量,提升服务器传输性能,当然这会损耗一点服务器的cpu性能做为代价,如果客户端浏览器支持gzip压缩,则会在请求头的accept-encoding中携带gzip关键字,用node自带的zlib类就可以实现gzip压缩了,只要在stream.pip实多加一层,先导流到gzip流,再导出到res流,当然,还要在响应头中添加Content-Encoding为gzip,这样浏览器才能正确识别到http body是采用gzip算法压缩的,并进行自动解压缩。

代码如下:

const zlib = require('zlib');

if (req.headers["accept-encoding"].indexOf("gzip")>=0 && (extName=="js" || extName=="css" || extName=="html"))) {
     res.setHeader('Content-Encoding', "gzip");
     const gzip = zlib.createGzip();
     stream.pipe(gzip).pipe(res);
 }
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客户端缓存

http协议的缓存协商流程比较长,最终在响应头中生成expire(绝对时间)和cache-control(相对时间)两个用于控制缓存过期时间的参数,浏览器下次请求该文件时,分为以下几种情况:

  1. 如果没到过期时间,浏览器不会请求文件直接读缓存
  2. 如果已到过期时间,则会在请求头中last-modified字段携带文件的最后修改日期,如果对比时间戳与服务器文件一致,则HTTP 返回 304: Not Modified
  3. 如果按下f5刷新,会在请求头中if-modified-since字段中携带缓存的过期时间,如果对比时间戳与服务器文件一致,则HTTP 返回 304: Not Modified
  4. ctrl+f5刷新,请求头中携带 cache-control: no-cache,强制禁用缓存。重新下载文件

逻辑分支较多,但都是日期比对,搞清楚缓存协商过程比较容易写出来,有兴趣的同学可以自行实现

高性能静态文件服务器优化

如果要做一个高性能的静态文件服务器仅实现gzip和缓存协商是不够的,涉及到本地文件的频繁读取,高并发下I/O必定成为瓶颈,考虑到服务器上的文件是很少更新的, 可以用Buffer把文件流缓存到内存中,每次请求时先在内存中查找匹配项,如果命中了直接从内存中返回,避免了读取磁盘,gzip也不用压缩了,直接用压缩好的文件流返回,可以成倍的大幅提升性能。当然如果文件太多了,内存也会飙升,需要考虑淘汰算法,只缓存访问次数高的文件,剔除低访问量的文件。

采用fs.watch监控目录文件的变化,如果文件有更新,则删掉缓存。

小结

Node.js 内置的pipe方法可以非常简便的实现将服务器本地文件输出到http 响应流中,gzip压缩也同样可以通过pipe实现,再配合输出mine type 实现的静态服务器已经可以满足一般业务的使用。如果要实现高性能的静态文件服务器,还需要实现客户端缓存、服务端缓存功能(本文提供了思路,按图索骥也非难事)。

最后,推荐一下个人的开源项目, node.js web开发框架,已包含本文静态文件服务器的功能 webcontext: github.com/windyfancy/…

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