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使用Nginx的X-Sendfile机制提升PHP文件下载性能

很多时候用户需要从网站下载文件,如果文件是可以通过一个固定链接公开获取的,那么我们只需将文件存放到 webroot 下的目录里就好。但大多数情况下,我们需要做权限控制,例如下载 PDF 账单,又例如下载网盘里的档案。这时,我们通常借助于脚本代码来实现,而这无疑会增加服务器的负担。

例如下面的代码:

<?PHP
// 用户身份认证,若验证失败跳转
authenticate();
// 获取需要下载的文件,若文件不存在跳转
$file = determine_file();
// 读取文件内容
$content=file_get_contents($file);
// 发送合适的 HTTP 头
header(“Content-type: application/octet-stream”);
header(‘Content-Disposition: attachment; filename=”‘ . basename($file) . ‘”‘);
header(“Content-Length: “. filesize($file));
echo $content; // 或者 readfile($file);
?>

一、这样做有什么问题?

这样做意味着我们的程序需要将文件内容从磁盘经过一个固定的 buffer 去循环读取到内存,再发送给前端 web 服务器,最后才到达用户。当需要下载的文件很大的时候,这种方式将消耗大量内存,甚至引发 php 进程超时或崩溃。Cache 也很头疼,更不用说中断重连的情况了。

一个理想的解决方式应该是,由 php 程序进行权限检查等逻辑判断,一切通过后,让前台的 web 服务器直接将文件发送给用户——像 Nginx 这样的前台更善于处理静态文件。这样一来 php 脚本就不会被 I/O 阻塞了。

二、什么是 X-Sendfile?

X-Sendfile 是一种将文件下载请求由后端应用转交给前端 web 服务器处理的机制,它可以消除后端程序既要读文件又要处理发送的压力,从而显著提高服务器效率,特别是处理大文件下载的情形下。

X-Sendfile 通过一个特定的 HTTP header 来实现:在 X-Sendfile 头中指定一个文件的地址来通告前端 web 服务器。当 web 服务器检测到后端发送的这个 header 后,它将忽略后端的其他输出,而使用自身的组件(包括 缓存头 和 断点重连 等优化)机制将文件发送给用户。

不过,在使用 X-Sendfile 之前,我们必须明白这并不是一个标准特性,在默认情况下它是被大多数 web 服务器禁用的。而不同的 web 服务器的实现也不一样,包括规定了不同的 X-Sendfile 头格式。如果配置失当,用户可能下载到 0 字节的文件。

使用 X-Sendfile 将允许下载非 web 目录中的文件(例如/root/),即使文件在 .htaccess 保护下禁止访问,也会被下载。

不同的 web 服务器实现了不同的 HTTP 头 sendfile 头 使用的 web 服务器

X-Sendfile Apache, Lighttpd v1.5, Cherokee
X-LIGHTTPD-send-file Lighttpd v1.4
X-Accel-Redirect Nginx, Cherokee

使用 X-SendFile 的缺点是你失去了对文件传输机制的控制。例如如果你希望在完成文件下载后执行某些操作,比如只允许用户下载文件一次,这个 X-Sendfile 是没法做到的,因为后台的 php 脚本并不知道下载是否成功。

三、怎样使用?

Apache 请参考mod_xsendfile模块。下面我介绍 Nginx 的用法。

Nginx 默认支持该特性,不需要加载额外的模块。只是实现有些不同,需要发送的 HTTP 头为 X-Accel-Redirect。另外,需要在配置文件中做以下设定

location /protected/ {
internal;
root /some/path;
}

internal 表示这个路径只能在 Nginx 内部访问,不能用浏览器直接访问防止未授权的下载。

于是 PHP 发送 X-Accel-Redirect 给 Nginx:

<?php
$filePath = ‘/protected/iso.img’;
header(‘Content-type: application/octet-stream’);
header(‘Content-Disposition: attachment; filename=”‘ . basename($file) . ‘”‘);
//让Xsendfile发送文件
header(‘X-Accel-Redirect: ‘.$filePath);
?>

这样用户就会下载到 /some/path/protected/iso.img 这个路径下的文件。

如果你想发送的是 /some/path/iso.img 文件,那么 Nginx 配置应该是

location /protected/ {
internal;
alias /some/path/; # 注意最后的斜杠

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