Nginx从入门到入坟（七）- Nginx实现静态资源的缓存处理

原文地址：https://program-park.github.io/2022/04/20/nginx_8/

1. 什么是缓存

  缓存（cache），原始意义是指访问速度比一般随机存取存储器（RAM）快的一种高速存储器，通常它不像系统主存那样使用 DRAM 技术，而使用昂贵但较快速的 SRAM 技术。缓存的设置是所有现代计算机系统发挥高性能的重要因素之一。

2. 什么是Web缓存

  Web 缓存是指一个 Web 资源（如 html 页面，图片，js，数据等）存在于 Web 服务器和客户端（浏览器）之间的副本。缓存会根据进来的请求保存输出内容的副本；当下一个请求来到的时候，如果是相同的 URL，缓存会根据缓存机制决定是直接使用副本响应访问请求，还是向源服务器再次发送请求。比较常见的就是浏览器会缓存访问过网站的网页，当再次访问这个 URL 地址的时候，如果网页没有更新，就不会再次下载网页，而是直接使用本地缓存的网页。只有当网站明确标识资源已经更新，浏览器才会再次下载网页。
  Web 缓存分为客户端缓存和服务端缓存，客户端缓存就是浏览器缓存，而服务器缓存就是常见的Nginx、Redis、Memcached等。
  浏览器缓存是为了节约网络的资源加速浏览，浏览器在用户磁盘上对最近请求过的文档进行存储，当访问者再次请求这个页面时，浏览器就可以从本地磁盘显示文档，这样就可以加速页面的阅览。

3. 浏览器缓存的优点

• 成本最低的一种缓存实现；
• 减少网络带宽消耗；
• 降低服务器压力；
• 减少网络延迟，加快页面打开速度；

4. 浏览器缓存的执行流程

  先看一下 HTTP 协议中和页面缓存相关的字段：

header	说明
Expires	缓存过期的日期和时间
Cache-Control	设置和缓存相关的配置信息
Last-Modified	请求资源最后修改时间
ETag	请求变量的实体标签的当前值，比如文件的MD5值

1. 用户首次通过浏览器发送请求到服务端获取数据，客户端是没有对应的缓存，所以需要发送 request 请求来获取数据；
2. 服务端接收到请求后，获取服务端的数据及服务端缓存的允许后，返回 200 的成功状态码并且在响应头上附上对应资源以及缓存信息；
3. 当用户再次访问相同资源的时候，客户端会在浏览器的缓存目录中查找是否存在响应的缓存文件；
4. 如果没有找到对应的缓存文件，则走第二步；
5. 如果有缓存文件，接下来对缓存文件是否过期进行判断，过期的判断标准是 Expires；
6. 如果没有过期，则直接从本地缓存中返回数据进行展示；
7. 如果 Expires 过期，接下来需要判断缓存文件是否发生过变化；
8. 判断的标准有两个，一个是 ETag（Entity Tag），一个是 Last-Modified；
9. 判断结果是未发生变化，则服务端返回 304，直接从缓存文件中获取数据；
10. 如果判断是发生了变化，重新从服务端获取数据，并根据缓存协商（服务端所设置的是否需要进行缓存数据的设置）来进行数据缓存。

5. 浏览器缓存相关指令

  Nginx 需要进行缓存相关设置，就需要用到如下的指令。
  expires： 该指令用来控制页面缓存的作用。可以通过该指令控制 HTTP 应答中的 “Expires” 和 “Cache-Control”。

语法	expires [modified] time expires epoch|max|off
默认值	expires off
位置	http、server、location

• time：可以整数也可以是负数，指定过期时间，如果是负数，CacheControl 则为 no-cache，如果为整数或 0，则 Cache-Control 的值为 maxage=time；
• epoch：指定 Expires 的值为'1 January,1970,00:00:01 GMT'（1970-01-01 00:00:00），Cache-Control 的值 no-cache；
• max：指定 Expires 的值为'31 December2037 23:59:59GMT'（2037-12-31 23:59:59），Cache-Control 的值为 10 年；
• off：默认不缓存。

  add_header： 该指令是用来添加指定的响应头和响应值。

语法	add_header name value [always]
默认值	-
位置	http、server、location…

  Cache-Control 作为响应头信息，可以设置如下值：

Cache-control: must-revalidate
Cache-control: no-cache
Cache-control: no-store
Cache-control: no-transform
Cache-control: public
Cache-control: private
Cache-control: proxy-revalidate
Cache-Control: max-age=
Cache-control: s-maxage=

  缓存响应指令：

指令	说明
must-revalidate	可缓存但必须再向源服务器进行确认
no-cache	缓存前必须确认其有效性
no-store	不缓存请求或响应的任何内容
no-transform	代理不可更改媒体类型
public	可向任意方提供响应的缓存
private	仅向特定用户返回响应
proxy-revalidate	要求中间缓存服务器对缓存的响应有效性再进行确认
max-age=<秒>	响应最大Age值
s-maxage=<秒>	公共缓存服务器响应的最大Age值

参考文献

  【1】https://www.bilibili.com/video/BV1ov41187bq?p=57

---

  Nginx 实现代理缓存的相关文章已发布：《Nginx从入门到入坟（十四）- Nginx缓存深入研究》