NGINX 缓存使用指南

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一个web缓存坐落于客户端和“原始服务器(origin server)”中间,它保留了所有可见内容的拷贝。如果一个客户端请求的内容在缓存中存储,则可以直接在缓存中获得该内容而不需要与服务器通信。这样一来,由于web缓存距离客户端“更近”,就可以提高响应性能,并更有效率的使用应用服务器,因为服务器不用每次请求都进行页面生成工作。

在浏览器和应用服务器之间,存在多种“潜在”缓存,如:客户端浏览器缓存、中间缓存、内容分发网络(CDN)和服务器上的负载平衡和反向代理。缓存,仅在反向代理和负载均衡的层面,就对性能提高有很大的帮助。

Nginx从0.7.48版本开始,支持了类似Squid的缓存功能。这个缓存是把URL及相关组合当作Key,用md5编码哈希后保存在硬盘上,所以它可以支持任意URL链接,同时也支持404/301/302这样的非200状态码。虽然目前官方的Nginx Web缓存服务只能为指定URL或状态码设置过期时间,不支持类似Squid的PURGE指令,手动清除指定缓存页面,但是,通过一个第三方的Nginx模块,可以清除指定URL的缓存。

Nginx的Web缓存服务主要由proxy_cache相关指令集和fastcgi_cache相关指令集构成,前者用于反向代理时,对后端内容源服务器进行缓存,后者主要用于对FastCGI的动态程序进行缓存。两者的功能基本上一样。

在功能上,Nginx已经具备Squid所拥有的Web缓存加速功能、清除指定URL缓存的功能。而在性能上,Nginx对多核CPU的利用,胜过Squid不少。另外,在反向代理、负载均衡、健康检查、后端服务器故障转移、Rewrite重写、易用性上,Nginx也比Squid强大得多。这使得一台Nginx可以同时作为“负载均衡服务器”与“Web缓存服务器”来使用。

2.levels在/path/to/cache/设置了一个两级层次结构的目录。将大量的文件放置在单个目录中会导致文件访问缓慢,所以针对大多数部署,我们推荐使用两级目录层次结构。如果levels参数没有配置,则NGINX会将所有的文件放到同一个目录中。

3.keys_zone设置一个共享内存区,该内存区用于存储缓存键和元数据,有些类似计时器的用途。将键的拷贝放入内存可以使NGINX在不检索磁盘的情况下快速决定一个请求是HIT还是MISS,这样大大提高了检索速度。一个1MB的内存空间可以存储大约8000个key,那么上面配置的10MB内存空间可以存储差不多80000个key。

4.max_size设置了缓存的上限(在上面的例子中是10G)。这是一个可选项;如果不指定具体值,那就是允许缓存不断增长,占用所有可用的磁盘空间。当缓存达到这个上线,处理器便调用cache

6.NGINX最初会将注定写入缓存的文件先放入一个临时存储区域, use_temp_path=off命令指示NGINX将在缓存这些文件时将它们写入同一个目录下。我们强烈建议你将参数设置为off来避免在文件系统中不必要的数据拷贝。use_temp_path在NGINX1.7版本和NGINX Plus R6中有所介绍。

最终, proxy_cache命令启动缓存那些URL与location部分匹配的内容(本例中,为/)。你同样可以将proxy_cache命令添加到server部分,这将会将缓存应用到所有的那些location中未指定自己的proxy_cache命令的服务中。

NGINX内容缓存的一个非常强大的特性是:当无法从原始服务器获取最新的内容时,NGINX可以分发缓存中的陈旧(stale,编者注:即过期内容)内容。这种情况一般发生在关联缓存内容的原始服务器宕机或者繁忙时。比起对客户端传达错误信息,NGINX可发送在其内存中的陈旧的文件。NGINX的这种代理方式,为服务器提供额外级别的容错能力,并确保了在服务器故障或流量峰值的情况下的正常运行。为了开启该功能,只需要添加proxy_cache_use_stale命令即可:

按照上面例子中的配置,当NGINX收到服务器返回的error,timeout或者其他指定的5xx错误,并且在其缓存中有请求文件的陈旧版本,则会将这些陈旧版本的文件而不是错误信息发送给客户端。

proxy_cache_revalidate指示NGINX在刷新来自服务器的内容时使用GET请求。如果客户端的请求项已经被缓存过了,但是在缓存控制头部中定义为过期,那么NGINX就会在GET请求中包含If-Modified-Since字段,发送至服务器端。这项配置可以节约带宽,因为对于NGINX已经缓存过的文件,服务器只会在该文件请求头中Last-Modified记录的时间内被修改时才将全部文件一起发送。

proxy_cache_min_uses设置了在NGINX缓存前,客户端请求一个条目的最短时间。当缓存不断被填满时,这项设置便十分有用,因为这确保了只有那些被经常访问的内容才会被添加到缓存中。该项默认值为1。

proxy_cache_use_stale中的updating参数告知NGINX在客户端请求的项目的更新正在原服务器中下载时发送旧内容,而不是向服务器转发重复的请求。第一个请求陈旧文件的用户不得不等待文件在原服务器中更新完毕。陈旧的文件会返回给随后的请求直到更新后的文件被全部下载。

当proxy_cache_lock被启用时,当多个客户端请求一个缓存中不存在的文件(或称之为一个MISS),只有这些请求中的第一个被允许发送至服务器。其他请求在第一个请求得到满意结果之后在缓存中得到文件。如果不启用proxy_cache_lock,则所有在缓存中找不到文件的请求都会直接与服务器通信。

可以,提供的Cache-Control头部可以做到。缓存动态内容,甚至短时间内的内容可以减少在原始数据库和服务器中加载,可以提高第一个字节的到达时间,因为页面不需要对每个请求都生成一次。

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