服务器网页缓存的深入分析

Expires、Cache-Control、Last-Modified、ETag是RFC 2616（HTTP/1.1）协议中和网页缓存相关的几个字段。前两个用来控制缓存的失效日期，后两个用来验证网页的有效性。要注意的是， HTTP/1.0有一个功能比较弱的缓存控制机制：Pragma，使用HTTP/1.0的缓存将忽略Expires和Cache-Control头。我们 这里以Apache2.0服务器为例，只讨论HTTP/1.1协议。

Expires
    Expires字段声明了一个网页或URL地址不再被浏览器缓存的时间，一旦超过了这个时间，浏览器都应该联系原始服务器。RFC告诉我们：“由于推断的失效时间也许会降低语义透明度，应该被谨慎使用，同时我们鼓励原始服务器尽可能提供确切的失效时间。”
    对于一般的纯静态页面，如html、gif、jpg、css、js，默认安装的Apache服务器，不会在响应头添加这个字段。Firefox浏览器接受 到相应后，如果发现没有Expires字段，浏览器根据文件的类型和“Last-Modified”字段来推断出一个合适的失效时间，并存储在客户端。推 测出的时间一般是接受到响应时间后的三天左右。
    Apache的expires_module模块可以在Http响应头部自动加上Expires字段。在Apache的httpd.conf文件中进行如下配置：
#启用expires_module模块
LoadModule expires_module modules/mod_expires.so
# 启用有效期控制
ExpiresActive On
# GIF有效期为1个月
ExpiresByType image/gif A2592000
# HTML文档的有效期是最后修改时刻后的一星期
ExpiresByType text/html M604800
#以下的含义类似
ExpiresByType text/css “now plus 2 month”
ExpiresByType text/js “now plus 2 day”
ExpiresByType image/jpeg “access plus 2 month”
ExpiresByType image/bmp “access plus 2 month”
ExpiresByType image/x-icon “access plus 2 month”
ExpiresByType image/png “access plus 2 month”
对 于动态页面，如果在页面内部没有通过函数强制加上Expires，例如header(”Expires: ” . gmdate(”D, d M Y H:i:s”) . ” GMT”)，Apache服务器会把Wed, 11 Jan 1984 05:00:00 GMT作为Expires字段内容，返回给浏览器。即认为动态页面总是失效的。而浏览器仍然会保存已经失效的动态页面。
可以发现 Firefox浏览器总是缓存所有页面，不管失效、不失效还是没有声明失效时间。即使缓存中声明了一个网页的实效日期是 1970-01- 01 08:00:00，浏览器仍然会发送该文件在缓存中的Last-Modified和ETag字段。如果在服务器端验证通过，返回304状态，浏览器就还会 使用此缓存。
Cache-Control
    Cache-Control字段中可以声明多些元素，例如no-cache, must-revalidate, max-age=0等。这些元素用来指明页面被缓存最大时限，如何被缓存的，如何被转换到另一个不同的媒介，以及如何被存放在持久媒介中的。但是任何一个 Cache-Control指令都不能保证隐私性或者数据的安全性。“private”和“no-store”指令可以为隐私性和安全性方面提供一些帮 助，但是他们并不能用于替代身
份验证和加密。
     Apache的mod_cern_meta模块允许文件级Http响应头部的控制，同时它也可以配置Cache-Control头（或任何其他头）。响应 头文件是放在原始目录的子目录中，根据原始文件名所命名的一个文件。具体用法请参阅Apache的官方网站。其中Cache-Control : max-age表示失效日期。如果没有启动mod_cern_meta模块，Apache服务器会把Expires字段中的日期换算成以秒为单位的一个 delta值，赋值给max-age。如果启动mod_cern_meta模块，并且配置了max-age值，Apache会将这个覆盖Expires字 段。同时，max-age隐含了Canche-Control: public。这样浏览器接受到的Cache-Control : max-age和Expires值就是一致的。
    如果失效日期Cache-Control : max-ag=0或者是负值，浏览器会在对应的缓存中把Expires设置为1970-01-01 08:00:00。
Last-Modified
    Last-Modified和ETag是条件请求(Conditional Request)相关的两个字段。如果一个缓存收到了针对一个页面的请求，它发送一个验证请求询问服务器页面是否已经更改，在HTTP头里面带上” ETag”和”If Modify Since”头。服务器根据这些信息判断是否有更新信息，如果没有，就返回HTTP 304（NotModify）；如果有更新，返回HTTP 200和更新的页面内容，并且携带新的”ETag”和”LastModified”。
    使用这个机制，能够避免重复发送文件给浏览器，不过仍然会产生一个HTTP请求。
一般纯静态页面本身都会有Last-Modified信息，Apache服务器会读取页面文件中的Last-Modified信息，并添加到http响应头部。
    对于动态页面，如果在页面内部没有通过函数强制加上Last-Modified，例如header(”Last-Modified: ” . gmdate(”D, d M Y H:i:s”) . ” GMT”)，Apache服务器会把当前时间作为Last-Modified，返回给浏览器。
   无论是纯静态页面还是动态页面，Firefox浏览器巧妙地按照接受到服务器响应的时间设置缓存页面的Last-Modified，而不是按照http响应头部中的Last-Modified字段。
ETag
   既然有了Last-Modified，为什么还要用ETag字段呢？因为如果在一秒钟之内对一个文件进行两次更改，Last-Modified就会不正确。因此，HTTP/1.1利用Entity Tag头提供了更加严格的验证。
    Apache服务器默认情况下，会对所有的静态、动态文件的响应头添加ETag字段。在Apache的httpd.conf文件中可以通过FileETag指令配置该选项。
   FileETag指令配置了当文档是基于一个文件时用以创建 Etag（entity tag）响应头的文件的属性。在Apache 1.3.22及以前，ETag的值是对文件的索引节（INode），大小（Size）和最后修改时间（MTime）进行Hash后得到的。如果一个目录的 配置包含了‘FileETag INode MTime Size’而其一个子目录包含了‘FileETag -INode’那么这个子目录的设置（并会被其下任何没有进行覆盖的子目录继承）将等价于‘FileETag MTime Size’。
    在多台负载平衡的服务器环境下，同一个文件会有不同的etag或者文件修改日期，浏览器每次都会重新下载。设置‘FileETag None’可以使响应头不再包含ETag字段。
三种典型web服务器Header设置内容过期方法
一、Internet 信息服务 (IIS)的内容过期设置
如果IIS 网站中有时间敏感信息，可以配置设置来保证过期信息不被代理服务器或 Web 浏览器缓存。可以配置网站内容，使之在任
何的时间自动过期。当启用内容过期时，Web 浏览器将比较当前日期和截止日期，以便决定是显示缓存页还是从服务器请求更新的页
。Microsoft ASP.NET 这样的服务器端技术可用于动态更改提供的内容。通常，时间敏感信息只限于单个文件、目录或网站；不过，您也可以为某台计算机上的所有网站设置内容过期。
必须是本地计算机上 Administrators 组的成员或者必须被委派了相应的权限，才能执行下列步骤。作为安全性的最佳操作，请使用不属于 Administrators 组的帐户登录计算机，然后使用运行方式命令以管理员身份运行 IIS管理器
在命令提示符下，键入 runas /user:administrative_accountname "mmc %systemroot%/system32/inetsrv/iis.msc"。
设置网站内容的过期时间
1. 在 IIS 管理器中，展开本地计算机；右键单击要设置内容过期的网站、虚拟目录或文件，然后单击“属性”。
2. 单击“HTTP 头”选项卡。
3. 选中“启用内容过期”复选框。
4. 单击“立即过期”、“此时间段后过期”或“过期时间”，然后在对应的框中输入所需的过期信息。
5. 单击“确定”。
二、APACHE服务的内容过期设置
Apache配置摘录及解释
i. 过期相关设置
LoadModule headers_module modules/mod_headers.so
#Load 修改header的模块。
LoadModule expires_module modules/mod_expires.so
#Load 设定过期header的模块。
Header append Via: CCN-BJ-4-502
#增加一个Via header，值配置成设备的hostname。
KeepAliveTimeout 60
#设置连接的保持时间为60秒。
ExpiresActive On
#启用过期header功能。
ExpiresDefault A604800
#缺省过期时间为“访问后的604800秒”
<Directory /data/download>
Options FollowSymLinks
AllowOverride None
Order allow,deny
Allow from all
ExpiresByType text/html A300
#text/html类型文件的过期设置为“访问后的300秒”
ExpiresByType text/css A259200
#text/css类型文件的过期设置为“访问后的259200秒”
ExpiresByType application/x-javascript A300
# application/x-javascript类型文件的过期设置为“访问后的300秒”
ExpiresByType image/gif A2592000
#image/gif类型文件的过期设置为“访问后的2592000秒”
ExpiresByType application/x-shockwave-flash A2592000
# application/x-shockwave-flash类型文件的过期设置为“访问后的2592000秒”
</Directory>
上述配置文件中load的两个模块：mod_headers.so 和mod_expires.so 可以让Apache具有对header的一些定制功能。
ExpiresByType：     表示按照文件类型－MIME-TYPE设定过期策略；
A300： 表示在Access后300秒后过期；
ExpiresByType text/css A2592000：    表示Mime type是text/css的文件，在Access后2592000秒过期。
ExpiresDefault A604800： 表示除了单独制定的文件类型等过期策略外的其他内容，按照这个缺省的策略设定：访问后604800秒过期。
上面的方法可以实现根据web发布的不同文件类型，针对不同的发布目录进行过期策略设置。在按照如上方法设置后，Apache会自动的产生两个相关的http header，举例如下：
HTTP/1.1 200 OK
Date: Tue, 27 Mar 2007 17:44:21 GMT
Server: Apache/2.0.54 (Unix)
Last-Modified: Thu, 25 Jan 2007 07:45:45 GMT
ETag: “72df3a-93-99499c40”
Accept-Ranges: bytes
Content-Length: 147
Cache-Control: max-age=2592000
Expires: Thu, 26 Apr 2007 17:44:21 GMT
Via: CCN-BJ-4-575
Keep-Alive: timeout=60, max=100
Connection: Keep-Alive
Content-Type: image/gif
Length: 147 [image/gif]
其 中：Date ＋ Max-age = Expires. Max-age是个时间长度，对应web server上面设置的过期时间；Expires是根据max-age算出来的过期时间点，两者是一致的，不同cache在判断内容是否过期时会严格比较 系统时间和上述过期时间，或者比较age（在cache中存住的时间长度）和max-age的值。
三、lighttpd
lighttpd默认是没有开启expire模块的，需要我们在使用是手工开启这个模块支持。把mod_expire前面的“#”号去掉。
# vi /usr/local/lighttpd/etc/lighttpd.conf
                                "mod_expire",
设定过期时间
    * 设定指定url的过期时间：
expire.url = (
       "/images/" => "access 3 hours",
       "/admin/" => "access 3 hours",
       "/area/" => "access 3 hours",
       "/calendar/" => "access 3 hours",
       "/common/" => "access 3 hours",
       "/front/" => "access 3 hours",
       "/inc/" => "access 3 hours",
       "/jeditor/" => "access 3 hours",
       "/js/" => "access 3 hours",
       "/script/" => "access 3 hours",
       "/theme/" => "access 3 hours",
       "/upload/" => "access 3 hours",
       "/view/" => "access 3 hours",
       "/help/" => "access 3 hours",
       "/htm/" => "access 5 minutes"
       )
设置Etag
在配置文件中增加，etag.use-inode="disable"（i节点不参与etag的运算），保证多台服务器生成的Etag值一致。

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