nginx缓存配置的操作记录梳理-摩杜云开发者社区

web缓存位于内容源Web服务器和客户端之间,当用户访问一个URL时,Web缓存服务器会去后端Web源服务器取回要输出的内容,然后,当下一个请求到来时,如果访问的是相同的URL，Web缓存服务器直接输出内容给客户端,而不是向源服务器再次发送请求.Web缓存降低了内容源Web服务器,数据库的负载,减少了网络延迟,提高了用户访问的响应速度,增强了用户体验.

web缓存服务器中,最著名的要数Squid Cache(简称为Squid)，Squid是一个流浪的自由软件的代理服务器和Web缓存服务器。
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Squid可以作为网页服务器的前置cache服务器缓存相关请求来提高Web服务器的速度;
Squid可以为一组人共享网络资源而缓存万维网,域名系统和其他网络搜索;
Squid可以通过过滤流量帮助网络安全,到局域网通过代理上网.
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然而，当下多数公司网站的图片,js,css等文件的缓存会选择Nginx的web缓存服务。

如下将对nginx的web缓存功能的整体配置进行梳理性记录：
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。
1)proxy_cache相关指令集用于反向代理时,对后端内容源服务器进行缓存.Nginx的proxy_cache缓存功能,十分稳定,速度不逊于Squid！

2)fastcgi相关指令集主要用于对FastCGI的动态程序进行缓存.两者功能基本一样.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,重写,易用性上,Nginx也比Squid强大很多.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.

proxy_cache相关指令集
(1)proxy_cache指令
语法: proxy_cache zone_name ;
该指令用于设置哪个缓存区将被使用,zone_name的值为proxy_cache_path指令创建的缓存区的名称.

(2)proxy_cache_path指令
语法 proxy_cache_path path [levels=number]

keys_zone=zone_name:zone_size[inactive=time] [max_size=size];
该指令用于设置缓存文件的存放路径.

例如:
proxy_cache_path /usr/local/nginx/proxy_cache_dir levels=1:2 keys_zone=cache_one:500m inactive=1d max_size=30g ;
解释：
path 表示存放目录
levels 表示指定该缓存空间有两层hash目录,第一层目录为1个字母,第二层目录为2个字母,
保存的文件名会类似/usr/local/nginx/proxy_cache_dir/c/29/XXXXXX ;
keys_zone参数用来为这个缓存区起名.
500m 指内存缓存空间大小为500MB
inactive的1d指如果缓存数据在1天内没有被访问,将被删除。相当于expires过期时间的配置；
max_size的30g是指硬盘缓存空间为30G

(3)proxy_cache_methods指令
语法:proxy_cache_methods[GET HEAD POST];
该指令用于设置缓存哪些HTTP方法,默认缓存HTTP GET/HEAD方法,不缓存HTTP POST 方法

(4)proxy_cache_min_uses指令
语法:proxy_cache_min_uses the_number
该指令用于设置缓存的最小使用次数,默认值为1

(5)proxy_cache_valid指令
语法: proxy_cache_valid reply_code [reply_code...] time ;
该指令用于对不同返回状态码的URL设置不同的缓存时间.
例如:
proxy_cache_valid 200 302 10m ;
proxy_cache_valid 404 1m ;
设置200,302状态的URL缓存10分钟,404状态的URL缓存1分钟.

(6)proxy_cache_key指令
语法: proxy_cache_key line ;
该指令用来设置Web缓存的Key值,Nginx根据Key值md5哈希存储缓存.一般根据$host(域名),$request_uri(请求的路径)等变量组合成proxy_cache_key .

proxy_cache缓存配置的完整示例（多数nginx缓存的配置）：
1）下载nginx和第三方的ngx_cache_purge模块的编译安装包（官网：http://labs.frickle.com/nginx_ngx_cache_purge/），将ngx_cache_purge编译到到Nginx中,用来清除指定URL的缓存
[root@test-huanqiu ~]# yum install -y pcre pcre-devel openssl openssl-devel gcc //首先安装依赖
[root@test-huanqiu ~]# cd /usr/local/src
[root@test-huanqiu src]# wget http://labs.frickle.com/files/ngx_cache_purge-2.3.tar.gz[root@test-huanqiu src]# wget http://nginx.org/download/nginx-1.8.0.tar.gz[root@test-huanqiu src]# tar -zxvf ngx_cache_purge-2.3.tar.gz
[root@test-huanqiu src]# tar zxvf nginx-1.8.0.tar.gz
[root@test-huanqiu src]# cd nginx-1.8.0.tar.gz
[root@test-huanqiu nginx-1.8.0]# ./configure --user=www --group=www --add-module=../ngx_cache_purge-2.3 --prefix=/usr/local/nginx --with-http_ssl_module --with-http_flv_module --with-http_stub_status_module --with-http_gzip_static_module --with-pcre
[root@test-huanqiu src]# make && make install

2）接着，在同一分区下创建两个缓存目录,分别供proxy_temp_path , proxy_cache_path指令设置缓存路径.
注意:两个指定设置的缓存路径必须为同一磁盘分区,不能跨分区.
[root@test-huanqiu src]# mkdir -p /usr/local/nginx/proxy_temp_path
[root@test-huanqiu src]# mkdir -p /usr/local/nginx/proxy_cache_path

3）在配置文件nginx.conf中对扩展名为gif,jpg,jpeg,png,bmp,swf,js,css的图片,flash，javascript , css文件开启Web缓存,其他文件不缓存。

[root@test-huanqiu src]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
user  www;
worker_processes  8;
  
events {
    worker_connections  65535;
}
  
http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    charset utf-8;
 
    log_format  main  '$http_x_forwarded_for $remote_addr $remote_user [$time_local] "$request" '
                      '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                      '"$http_user_agent" "$http_cookie" $host $request_time';
    sendfile       on;
    tcp_nopush     on;
    tcp_nodelay    on;
    keepalive_timeout  65;
 
#要想开启nginx的缓存功能，需要添加此处的两行内容！
#设置Web缓存区名称为cache_one,内存缓存空间大小为500M,缓存的数据超过1天没有被访问就自动清除;访问的缓存数据,硬盘缓存空间大小为30G
　　proxy_cache_path /usr/local/nginx/proxy_cache_path levels=1:2 keys_zone=cache_one:500m inactive=1d max_size=30g;
 
#创建缓存的时候可能生成一些临时文件存放的位置
　　proxy_temp_path /usr/local/nginx/proxy_temp_path;
 
    fastcgi_connect_timeout 3000;
    fastcgi_send_timeout 3000;
    fastcgi_read_timeout 3000;
    fastcgi_buffer_size 256k;
    fastcgi_buffers 8 256k;
    fastcgi_busy_buffers_size 256k;
    fastcgi_temp_file_write_size 256k;
    fastcgi_intercept_errors on;
  
     
    client_header_timeout 600s;
    client_body_timeout 600s;
  
    client_max_body_size 100m;             
    client_body_buffer_size 256k;           
  
    gzip  on;
    gzip_min_length  1k;
    gzip_buffers     4 16k;
    gzip_http_version 1.1;
    gzip_comp_level 9;
    gzip_types       text/plain application/x-javascript text/css application/xml text/javascript application/x-httpd-php;
    gzip_vary on;
  
 
    include vhosts/*.conf;
}

[root@test-huanqiu src]# ulimit -n 65535
[root@test-huanqiu src]# mkdir /usr/local/nginx/conf/vhosts
[root@test-huanqiu src]# vim /usr/local/nginx/conf/vhosts/wang.conf

upstream LB-WWW {
      ip_hash;
      server 192.168.1.101:80 max_fails=3 fail_timeout=30s;     #max_fails = 3 为允许失败的次数，默认值为1
      server 192.168.1.102:80 max_fails=3 fail_timeout=30s;     #fail_timeout = 30s 当max_fails次失败后，暂停将请求分发到该后端服务器的时间
      server 192.168.1.118:80 max_fails=3 fail_timeout=30s;
    }
  
  
server {
     listen       80;
     server_name  www.wangshibo.com;
     index index.html index.php index.htm;
     root /var/www/html;
 
     access_log  /usr/local/nginx/logs/www-access.log main;
     error_log  /usr/local/nginx/logs/www-error.log;
 
     location / {
         proxy_pass http://LB-WWW;
         proxy_redirect off ;
         proxy_set_header Host $host;
         proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
         proxy_set_header REMOTE-HOST $remote_addr;
         proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
         proxy_connect_timeout 300;             #跟后端服务器连接超时时间，发起握手等候响应时间
         proxy_send_timeout 300;                #后端服务器回传时间，就是在规定时间内后端服务器必须传完所有数据
         proxy_read_timeout 600;                #连接成功后等待后端服务器的响应时间，已经进入后端的排队之中等候处理
         proxy_buffer_size 256k;                #代理请求缓冲区,会保存用户的头信息以供nginx进行处理
         proxy_buffers 4 256k;                  #同上，告诉nginx保存单个用几个buffer最大用多少空间
         proxy_busy_buffers_size 256k;          #如果系统很忙时候可以申请最大的proxy_buffers
         proxy_temp_file_write_size 256k;       #proxy缓存临时文件的大小
         proxy_next_upstream error timeout invalid_header http_500 http_503 http_404;
         proxy_max_temp_file_size 128m;
        }
 
     location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|js|css)$ {         
      #使用Web缓存区cache_one，已在nginx.conf的缓存配置中命名的。
      proxy_cache cache_one ;
      #对不同HTTP状态码缓存设置不同的缓存时间
      proxy_cache_valid 200 304 12h ;
      proxy_cache_valid 301 302 1m ;
      proxy_cache_valid any 1m ;
      #设置Web缓存的Key值,Nginx根据Key值md5哈希存储缓存,这里根据"域名,URI,
      #参数"组合成Key
      proxy_cache_key $host$uri$is_args$args;
     }
  
    #用于清除缓存的url设置
    #假设一个URL为http://www.wangshibo.com/test.gif,那么就可以通过访问http://www.wangshibo.com/purge/test.gif清除该URL的缓存。
    location ~ /purge(/.*) {
      #设置只允许指定的IP或IP段才可以清除URL缓存
      allow 127.0.0.1 ;
      allow 192.168.0.0/16 ;
      deny all ;
      proxy_cache_purge cache_one $host$1$is_args$args ;
    }
 
}

fastcgi_cache相关指令集
(1)fastcgi_cache指令
语法:fastcgi_cache zone_name;
该指令用于设置哪个缓存区将被使用,zone_name的值为fastcgi_cache_path指令创建的缓存区名称.

(2)fastcgi_cache_path指令
语法:fastcgi_cache_path path [levels=number] keys_zone=zone_name:zone_size [inactive=time] [max_size=size];
该指令用于设置缓存文件的存放路径,
例如:
fastcgi_cache_path /usr/local/nginx/fastcgi_cache_dir levels=1:2 keys_zone=cache_one:500m inactive=1d max_size=30g ;
注意这个指令只能在http标签内配置,
levels指定该缓存空间有两层hash目录,第一层目录为1个字母,第二层为2个字母,保存的
文件名会类似/usr/local/nginx/fastcgi_cache_dir/c/29/XXXX;
keys_zone参数用来为这个缓存区起名,
500m指内存缓存空间大小为500MB;
inactive的1d指如果缓存数据在1天内没有被访问,将被删除;
max_size的30g是指硬盘缓存空间为30GB

(3)fastcgi_cache_methods指令
语法:fastcgi_cache_methods [GET HEAD POST] ;
该指令用于设置缓存哪些HTTP方法,默认缓存HTTP GET/HEAD 方法,不缓存HTTP POST方法

(4)fastcgi_cache_min_uses指令
语法:fastcgi_cache_min_uses the_number;
该指令用于设置缓存的最小使用次数,默认值为1.

(5)fastcgi_cache_valid指令
fastcgi_cache_valid reply_code [reply_code...] time;
该‎指令用于对不同返回状态码的URL设置不同的缓存时间.
fastcgi_cache_valid 200 302 10m ;
fastcgi_cache_valid 404 1m ;
设置200,302状态的URL缓存10分钟,404状态的URL缓存1分钟.
如果不指定状态码,直接指定缓存时间,则只有200,301,302状态的URL缓存5分钟.

(6)fastcgi_cache_key指令
语法:fastcgi_cache_key line ;
该指令用来设置Web缓存的Key值,Nginx根据Key值md5哈希存储缓存.一般根据FastCGI服务器的地址和端口,$request_uri(请求的路径)等变量组合成fastcgi_cache_key。

fastcgi_cache缓存配置的完整示例
1)首先,在同一分区下创建两个缓存目录,分别供fastcgi_temp_path,fastcgi_cache_path指令设置缓存路径.
注意:两个指定设置的缓存路径必须为同一磁盘分区,不能跨分区.
[root@test-huanqiu src]# mkdir -p /usr/local/nginx/fastcgi_temp_path
[root@test-huanqiu src]# mkdir -p /usr/local/nginx/fastcgi_cache_path
2)配置文件nginx.conf对扩展名为gif,jpg,jpeg,png,bmp,swf,js,css的图片,Flash,JavaScript,CSS文件开启Web缓存,其他文件不缓存.

[root@test-huanqiu src]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
........
http{
  #fastcgi_temp_path和fastcgi_cache_path指定的路径必须在同一分区
  fastcgi_temp_path /usr/local/nginx/fastcgi_temp_path ;
  #设置Web缓存区名称为cache_one,内存缓存空间大小为500MB,自动清除超过1天没有被
 
  #访问的缓存数据,硬盘缓存空间大小为30G
  fastcgi_cache_path /usr/local/nginx/fastcgi_cache_path levels=1:2 keys_zone=cache_one:200m inactive=1d max_size=30g ;
........
}

[root@test-huanqiu src]# vim /usr/local/nginx/conf/vhosts/wang.conf
  server{
  .......
     
    location ~ .*\.(php|php5)$ {
      #使用Web缓存区cache_one
      fastcgi_cache cache_one ;
      #对不同的HTTP状态码缓存设置不同的缓存时间
      fastcgi_cache_valid 200 10m ;
      fastcgi_cache_valid 301 302 1h ;
      fastcgi_cache_valid an 1m ;
      #设置Web缓存的key值,Nginx根据key值md5哈希存储缓存,这里根据"FastCGI服务 
 
    #器的IP,端口,请求的URI"组合成Key。
      fastcgi_cache_key 127.0.0.1:9000$requet_uri ;
      #FastCGI服务器
      fastcgi_pass 127.0.0.1:9000 ;
      fastcgi_index index.php ;
      include fcgi.conf ;
    }
}

--------------------------------------------------扩展一下-----------------------------------------------------------------------------------

Nginx服务器缓存机制除了上面介绍的proxy_cache之外，还包括proxy_store。这两种之间的区别可以理解为：Proxy_store 只是作为一个镜像，proxy_cache 可以提供过期时间设置
Web缓存主要思想
Web缓存技术的基本思想是利用客户访问的时间局部性原理，对客户已经访问过的内容在Nginx服务器本地建立副本，这样在一段时间内再次访问该数据，
就不需要通过Ｎginx服务器再次向后端服务器发出请求，所以能够减少Ｎginx服务器与后端服务器之间的网络流量，减轻网络拥塞，同时还能减小数据
传输延迟，提高用户访问速度。同时，当后端服务器宕机时，Nginx服务器上的副本资源还能够回应相关的用户请求，这样能够提高后端服务器的鲁棒性。

Nginx基于Proxy Store缓存机制的原理
a）404错误驱动
当Nginx服务器发现，用户请求数据在服务器本地不存在时，会产生404错误，服务器能够捕捉该错误，进一步转向后端服务器请求相关数据，最后将后
端请求到的数据传回客户端，并在服务器本地缓存。

nginx缓存配置的操作记录梳理_缓存

2）资源驱动不存在
原理上基本等同于404错误驱动，不同之处在于该方法是通过location块的location if条件判断直接驱动Nginx服务器和后端服务器的通信和Ｗeb缓存，而不对资源不存在产生404错误。
配置文件片段：

nginx缓存配置的操作记录梳理_缓存_02

这两种缓存机制只能缓存200状态下的响应数据，同时不支持动态链接请求。比如:getsource?id=1和getsource?id=2这两个请求，返回的是相同的资源。所以实际上，一般是采用Nginx搭配Squid服务器架构实现方案。