nginx用作緩存

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圖一：nginx緩存原理

悶著頭皮做了好幾天秩贰，將最初的配置模版寫出來了躺率，但是忽略了最重要的一點(diǎn)：Basic Principles,所以讓我老大批評(píng)了一頓揖膜，并改了不少東西嗦玖，痛定思痛浩销，開始看原理：上圖是用戶訪問website流程圖（nginx為proxy）

當(dāng)?shù)谝粋€(gè)用戶（藍(lán)）訪問網(wǎng)站购披，他的請求首先會(huì)到NGINX PROXY SERVER,隨后NGNIX發(fā)往后端服務(wù)器（灰），后端會(huì)將請求的響應(yīng)首先發(fā)往NGINX痊远，由其返回給用戶（藍(lán)色）垮抗，如果這個(gè)響應(yīng)是可以緩存的，則NGINX會(huì)保留一份響應(yīng)的副本碧聪，當(dāng)其他用戶（橙色）發(fā)起相同的request請求時(shí)冒版，NGINX會(huì)根據(jù)request請求的內(nèi)容是否存在于緩存中，來直接返回給用戶逞姿，不經(jīng)過后端辞嗡。

這個(gè)場景同樣適用于瀏覽器，CDN滞造，用于緩存靜態(tài)資源续室。

* HTTP緩存機(jī)制

后端服務(wù)器會(huì)通過響應(yīng)包頭來定義緩存特性：

圖二：Origin Server定義的緩存特性

當(dāng)然，緩存服務(wù)器可以通過設(shè)置一些參數(shù)來忽略或者重寫后端服務(wù)器的緩存特性谒养，但后端服務(wù)器的緩存特性也是極其重要的挺狰。

.Expires: 最原始的配置策略，即設(shè)置過期時(shí)間买窟，但使用效率低下丰泊，目前絕大部分已經(jīng)被Cache-Control（有興趣的可以去看下http1.0和http1.1）；

.Cache-Control：定義緩存資源屬性是private或者是public蔑祟，并且設(shè)置緩存多久后過期趁耗，本例中，屬性為public疆虚，60秒過期苛败；

.X-Accel-Expires: 只有nginx能識(shí)別的緩存特性header，優(yōu)先級(jí)大于上面兩個(gè)header径簿，可以設(shè)置此header罢屈，在nginx側(cè)來重新定義緩存特性；

.Etag和Last-Modified是捆綁生成的: 有些場景下篇亭，你希望client端的瀏覽器長時(shí)間緩存缠捌，而緩存服務(wù)器只短時(shí)間緩存文件，以至于當(dāng)后端服務(wù)器更新后，緩存服務(wù)器會(huì)及時(shí)同步曼月，我們就可以使用最后兩個(gè)header谊却，Last-Modified表示最后修改時(shí)間，并聲明一個(gè)ETag(哈希值)哑芹，做為緩存內(nèi)容的標(biāo)簽炎辨，具有唯一性;客戶端訪問請求帶有If?Modified?Since或者If?None?Match header，并申明自己的客戶端帶有靜態(tài)緩存文件,以及文件修改日期和ETag值聪姿，如果服務(wù)器端的版本和Etag值與客戶端一致碴萧，則服務(wù)端會(huì)直接返回304 not modified，這個(gè)驗(yàn)證流程是非衬┕海快的破喻，并且節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬；

.如果Cache-Control設(shè)置為public盟榴，則客戶端不會(huì)去驗(yàn)證資源的有效性曹质，將會(huì)一直使用直到過期，同時(shí)public也代表資源可以被緩存在web proxy中曹货；

.如果Cache-Control包含must-revalidate咆繁，則客戶端每一次訪問請求資源都會(huì)去驗(yàn)證緩存是否有更新；

* NGINX都會(huì)緩存哪些資源

2. 最佳實(shí)踐

首先看下nginx proxy cache最基本的配置：

proxy_cache_path/path/to/cache levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=10g inactive=60m use_temp_path=off;

server {

set $upstreamhttp://ip:port

location / {

proxy_cachemy_cache;

proxy_pass$upstream; }

}

配置項(xiàng)說明：

/path/to/cache : 本地路徑顶籽，緩存文件存放地址；

levels : 默認(rèn)所有緩存文件都放在同一個(gè)/path/to/cache下银觅，從而影響緩存的性能礼饱，大部分場景推薦使用2級(jí)目錄來存儲(chǔ)緩存文件；

key_zone : 在共享內(nèi)存中設(shè)置一塊存儲(chǔ)區(qū)域來存放緩存的key和metadata（類似使用次數(shù)）究驴，這樣nginx可以快速判斷一個(gè)request是否命中或者未命中緩存镊绪，1m可以存儲(chǔ)8000個(gè)key，10m可以存儲(chǔ)80000個(gè)key洒忧；用在內(nèi)存的

max_size : 最大cache空間蝴韭，如果不指定，會(huì)使用掉所有disk space熙侍，當(dāng)達(dá)到配額后榄鉴，會(huì)刪除最少使用的cache文件；用在磁盤的

inactive : 未被訪問文件在緩存中保留時(shí)間蛉抓，本配置中如果60分鐘未被訪問則不論狀態(tài)是否為expired庆尘，緩存控制程序會(huì)刪掉文件乳愉，默認(rèn)為10分鐘凌停；“需要注意的是，inactive和expired配置項(xiàng)的含義是不同的囤屹，expired只是緩存過期笑跛，但不會(huì)被刪除付魔，inactive是刪除指定時(shí)間內(nèi)未被訪問的緩存文件”聊品；

use_temp_path : 如果為off，則nginx會(huì)將緩存文件直接寫入指定的cache文件中几苍，而不是使用temp_path存儲(chǔ)翻屈，official建議為off，避免文件在不同文件系統(tǒng)中不必要的拷貝擦剑；如果為on妖胀，那么會(huì)先保存在temp_path，然后再移動(dòng)到cache空間惠勒。

proxy_cache : 啟用proxy cache赚抡，指定key_zone;

附：緩存和代理中常用的配置項(xiàng)

上文講述了如何配置最基礎(chǔ)的proxy cache，接下來纠屋，會(huì)對常用的高級(jí)配置項(xiàng)進(jìn)行梳理涂臣。

proxy_no_cachestring;

Default: —

Context: http , server , location

config example:

proxy_no_cache$cookie_nocache? $arg_nocache? $arg_comment;

proxy_no_cache$http_pragma? ? $http_authorization;

$cookie_nocache $arg_nocache...皆為變量，可以根據(jù)你訪問的匹配策略來設(shè)置售担，其值只有2類赁遗，0和非0;

訪問匹配策略例如：

if ($request_uri ~ ^/(login|register|password\/reset)/) { set $cookie_nocache 1; }

如果在此鏈?zhǔn)脚渲弥校灰幸粋€(gè)值不為0族铆，則不會(huì)cache岩四；例如：proxy_no_cache $cookie_nocache(0) $arg_nocache(1) $arg_comment(0)，不會(huì)被cache哥攘。`

注：一般會(huì)配合proxy_cache_bypass共同使用剖煌；

proxy_cache_bypassstring;

Default: —

Context: http , server , location

config example:

proxy_cache_bypass$cookie_nocache $arg_nocache$arg_comment;

proxy_cache_bypass$http_pragma? ? $http_authorization;

定義在哪些情況下不從cache讀取，直接從backend獲取資源逝淹；配置方式同proxy_no_cache耕姊。

proxy_cache_keystring;

Default: proxy_cache_key $scheme$proxy_host$request_uri;

Context: http, server, location

自定義cache key，例如：

proxy_cache_key "$host$request_uri $cookie_user";

默認(rèn)值為：

proxy_cache_key $scheme$proxy_host$uri$is_args$args;

proxy_cache_methodsGET| HEAD|POST...;

Default: proxy_cache_methods GET HEAD;

Context: http, server, location

指定客戶端那些方法被緩存栅葡，默認(rèn)為GET|HEAD茉兰。

proxy_cache_purgestring ...;

Default: —

Context: http, server, location

config example：

proxy_cache_path /data/nginx/cache keys_zone=cache_zone:10m;

map $request_method $purge_method {

PURGE? 1;

default 0;

}

server {

...

location / {

proxy_passhttp://backend;

proxy_cache cache_zone;

proxy_cache_key $uri;

proxy_cache_purge $purge_method;

}

}

定義緩存清除場景，同proxy_no_cache欣簇，proxy_cache_bypass鏈?zhǔn)脚渲梅绞焦媪常灰忠粋€(gè)不為0，則清除對應(yīng)的cache key則會(huì)被清除醉蚁，并返回204 response燃辖。注意，這里是刪除內(nèi)存中的cache key网棍，而不是disk上的cache文件Ｇ辍！！disk的cache文件是由inactive控制氏身；

當(dāng)purege request的cache key以通配符＊結(jié)束時(shí)巍棱，所有匹配到通配符的cache入口的cachekey都會(huì)被刪除。

proxy_cache_valid*[code...] time *;

Default: —

Context: http, server, location

設(shè)置不同相應(yīng)碼的緩存時(shí)間蛋欣，當(dāng)不指定響應(yīng)碼的時(shí)候航徙，例如

proxy_cache_valid 5m;

只對響應(yīng)碼為200，301陷虎，302的訪問請求資源設(shè)置緩存時(shí)間到踏，此外可以個(gè)性化定制，例如：

proxy_cache_valid 200 302 10m; proxy_cache_valid 301 1h; proxy_cache_valid 404 1m; proxy_cache_valid any 1m;

此外尚猿，還可以在相應(yīng)header里設(shè)置優(yōu)先級(jí)更高的緩存有效時(shí)間：

“X-Accel-Expires”,設(shè)置響應(yīng)的緩存過期時(shí)間窝稿，以秒為單位；0為不緩存凿掂；

如果沒有設(shè)置“X-Accel-Expires” header伴榔，則關(guān)于緩存的配置策略可能會(huì)在“Expires”或者“Cache-Control” header中；

如果header含有“Set-Cookie”,則響應(yīng)不會(huì)被緩存庄萎，類似的配置可以在“proxy_ignore_header”中可見踪少；

header包含“Vary”并且設(shè)置為“＊”，則請求不會(huì)被緩存糠涛，如果“Vary”有具體的值援奢，則對應(yīng)的請求會(huì)被緩存；

proxy_ignore_headersfield忍捡；

Default: —

Context: http, server, location

不緩存包含在field的響應(yīng)header萝究，可以設(shè)置的值有：“X-Accel-Redirect”, “X-Accel-Expires”, “X-Accel-Limit-Rate”，“X-Accel-Buffering”, “X-Accel-Charset”, “Expires”, “Cache-Control”, “Set-Cookie” (0.8.44), and “Vary”锉罐。

如果上述的header field沒有設(shè)置為忽略，則header filed中有“X-Accel-Expires”, “Expires”, “Cache-Control”, “Set-Cookie”, and “Vary”的話绕娘，響應(yīng)會(huì)被緩存脓规。

proxy_pass_headersfield；

proxy_hide_headersfield险领；

Default: —

Context: http, server, location


upstream imooc {

? ? ? ? server 116.62.103.228:8001;

? ? ? ? server 116.62.103.228:8002;

? ? ? ? server 116.62.103.228:8003;

? ? }

? ? proxy_cache_path /opt/app/cache levels=1:2 keys_zone=imooc_cache:10m max_size=10g inactive=60m use_temp_path=off;

server {

? ? listen? ? ? 80;

? ? server_name? web01.fadewalk.com;

? ? access_log? /var/log/nginx/test_proxy.access.log? main;

? ? location / {

? ? ? ? proxy_cache imooc_cache;

? ? ? ? proxy_pass http://imooc;

? ? ? ? proxy_cache_valid 200 304 12h;?? #200? 304 狀態(tài)碼的緩存12小時(shí)

? ? ? ? proxy_cache_valid any 10m;?? #其他狀態(tài)碼緩存10分鐘

? ? ? ? proxy_cache_key $host$uri$is_args$args;?? #用于生成緩存文件的名字

? ? ? ? add_header? Nginx-Cache "$upstream_cache_status";? #用于返回給客戶端侨舆，查看客戶端請求的內(nèi)容，是否從緩存中獲取的

? ? ? ? proxy_next_upstream error timeout invalid_header http_500 http_502 http_503 http_504;?? #當(dāng)后臺(tái)服務(wù)器返回 error timeout invalid_header http_500 http_502 http_503 http_504這些其中一個(gè)錯(cuò)誤绢陌，就會(huì)切換到另外一臺(tái)后端服務(wù)器挨下，進(jìn)行請求

? ? ? ? include proxy_params;

? ? }

}

讓某些請求不進(jìn)行緩存

if ($request_uri ~ ^/(login|register|password\/reset)/)

{

set $cookie_nocache 1;

}

server {

}


如何查看是否命中緩存

add_header Nging-Cache "$upstream_cache_status";

upstream_cache_status

當(dāng)我們沒有緩存的時(shí)候，我們可以看到應(yīng)答會(huì)是MISS：

MISS

如果緩存了：

HIT

通過設(shè)置log_format,打印日志分析

現(xiàn)在nginx.conf中加入新的配置項(xiàng)：

nginx.conf

此時(shí)我們怒刷前端頁面脐湾，會(huì)發(fā)現(xiàn)后端日志如下：

access.log


proxy_cache_path /data/cache levels=1:2 keys_zone=whsir_com:10m max_size=10g inactive=60m use_temp_path=on;

location ~ /purge(/.*) {

? ? ? ? ? ? proxy_cache_purge whsir_com $host$1$is_args$args;

? ? ? ? }

清除指定的緩存文件

http://192.168.1.2/purge/1.html?? 清除1.html這個(gè)文件

http://192.168.1.2/purge/www/1.html?? 清除1.html這個(gè)文件

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