1、Nginx缓存

前面我们知道Nginx可以对浏览器缓存进行配置，让一些静态资源缓存到用户本地存储，以提高页面的响应速度，也能降低服务端的压力。浏览器执行缓存的流程如下：

试想一下，如果用户主动清空了本地的浏览器缓存，那么是不是请求的压力又来到了服务端，为此我们可以增加web缓存服务器，当用户本地缓存失效时，可以去web缓存服务器中获取数据，而不是直接将请求打到后端服务器。

Nginx就可以担当这样的角色。其作为一个高性能的web服务器，同时也可以是一个缓存服务器。其为我们提供了ngx_http_proxy_module模块，用来实现缓存功能。

官方文档：https://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_proxy_module.html

🔔Tips：缓存的资源也不是一成不变的，因此缓存也需要有更新的机制。

因此，对于Nginx的缓存主要围绕以下几点展开：

• 缓存文件存放在哪儿
• 缓存的有效期
• 如何指定哪些请求走缓存，哪些请求不缓存
• 如何删除缓存

2、Nginx配置缓存

2.1、缓存文件存放在哪儿

• proxy_cache：定义共享内存区域的名称。
• proxy_cache_path：定义缓存的存储路径。

2.1.1、proxy_cache

作用域：http, server, location
语法：proxy_cache zone | off;
默认值：proxy_cache off;

• zone：用于定义共享内存区域的名称。可以使用变量。此参数是proxy_cache_path 指令的基础。
• off：表示禁用缓存。

2.1.2、proxy_cache_path

作用域：http
语法：proxy_cache_path path [levels=levels] keys_zone=name:size [inactive=time] [max_size=size];

该指令可以配置缓存的路径，并设置相关的参数。

• path：设置缓存的路径。
• levels：用于设置缓存的目录结构，例如levels=1:2，意味着生成两层目录。该参数与proxy_cache_key 指令有关，proxy_cache_key 的默认值为$scheme$proxy_host$request_uri，然后将获取到的值MD5加密，然后依次从末尾按照levels的设置取值来创建目录。
• keys_zone：其中name为 proxy_cache 定义的值。size表示共享内存区域的大小。1M的内存可以存储大约8000个key。
• inactive：指定缓存失效的时间，如果在该段时间内，缓存文件没被访问，缓存将被删除。
• max_size：指定最大的缓存大小，当超出大小，会根据LRU算法，删除最近最少使用的数据。

2.2、缓存有效期

2.2.1、proxy_cache_valid

该指令可以设置不同响应码对应的缓存时间，超过时间缓存就会过期，但是不会删除缓存。

作用域：http, server, location
语法：proxy_cache_valid [code …] time;

前面我们在配置proxy_cache_path指令时，inactive参数可以指定一定时间内缓存未被访问就会被删除。而proxy_cache_valid指定的是缓存的过期时间，超过该时间缓存将会过期，但是不会被删除。

因此我们在配置的时候，一般inactive的值会大于proxy_cache_valid中的值，否则将会导致缓存还不过期就被删除了。

• 不指定响应码，则只对200、301和302进行缓存。

proxy_cache_valid 10m;

• 对指定响应码进行缓存。

proxy_cache_valid 200 301 10m;

• 对任何响应码进行缓存。

proxy_cache_valid any 10m;

2.3、如何指定哪些请求走缓存，哪些请求不缓存

2.3.1、proxy_cache_bypass

该指令配置不走缓存响应的条件，如果条件命中，则不走缓存。可与proxy_no_cache配合使用。

作用域：http, server, location
语法：proxy_cache_bypass string …;

如果参数中的值至少有一个值不为空且不为"0"，则不走缓存响应。

# 以$arg开头的参数表示url中的对应的参数。
proxy_cache_bypass $cookie_nocache $arg_nocache$arg_comment;

2.3.2、proxy_no_cache

该指令配置不缓存响应的条件，如果条件命中，则不缓存。可与proxy_cache_bypass配合使用。

作用域：http, server, location
语法：proxy_no_cache string …;

如果参数中的值至少有一个值不为空且不为"0"，则不缓存响应。

# 以$arg开头的参数表示url中的对应的参数。
proxy_no_cache $cookie_nocache $arg_nocache$arg_comment;

2.3.3、proxy_cache_min_uses

该指令设置某个请求达到指定次数后，才对其进行缓存。

作用域：http, server, location
语法：proxy_cache_min_uses number;
默认值：proxy_cache_min_uses 1;

2.4、综合案例

1）环境

Nginx缓存服务器：192.168.110.101
服务端：192.168.110.100

2）配置

Nginx缓存服务器配置：$upstream_cache_status为缓存命中状态。状态值分别为MISS、BYPASS、EXPIRED、STALE、UPDATING、REVALIDATED、HIT。

http {
	# 缓存在10分钟之内未被访问即删除
	proxy_cache_path /home/stone/proxy_cache levels=1:2 keys_zone=my_cache:10M inactive=10m max_size=10G;
	server {
		listen       80;
		server_name  localhost;

        location /cache {
            proxy_cache my_cache;
            proxy_cache_key $uri$is_args$args;
            # 缓存的有效期会10s
            proxy_cache_valid any 10s;
            proxy_cache_min_uses 1;
            # 添加缓存命中状态，$upstream_cache_status
            add_header Nginx-Cache $upstream_cache_status;
            proxy_pass http://192.168.110.100;
        }
	}
}

服务端配置：同时在html文件夹下创建cache文件，并放入test.html文件。

http {
	server {
		listen 80;
		server_name localhost;
		location /cache {
			root html;
		}
	}
}

3）访问http://192.168.110.101/cache/test.html

第一次访问：缓存状态为MISS，即未命中。

第二次访问：缓存状态为HIT，即已命中缓存。

查看缓存文件夹，已经按照levels参数指定的规则生成目录结构，并缓存文件。

第三次访问：缓存状态为EXPIRED，缓存已过期，因为我们设置的10s过期。

3、Nginx删除缓存

如果服务端的文件发生变化，那么也需要将文件同步到Nginx的缓存中去，因此我们需要对缓存进行删除。

• 删除对应缓存目录：这种方式看上去简单粗暴，但是想要删除指定的缓存，则犹如大海捞针。
• ngx_cache_purge：第三方模块，通过请求删除指定的缓存文件。

3.1、删除对应的缓存目录

rm -rf /home/stone/proxy_cache

3.2、ngx_cache_purge

我们可以借助第三方模块ngx_cache_purge来实现对指定缓存的删除。

下载地址：https://github.com/FRiCKLE/ngx_cache_purge/archive/refs/heads/master.zip

作用域：location
语法：proxy_cache_purge keys_zone key;

• keys_zone：该参数为proxy_cache指令指定的值。
• key：该参数为proxy_cache_key指定的值。

配置示例：

server {
	listen       80;
	server_name  localhost;

	location /cache {
		proxy_cache my_cache;
		# 设置proxy_cache_key
		proxy_cache_key $uri$is_args$args;
		proxy_cache_valid 200 302 10s;
		# 添加缓存命中状态
		add_header Nginx-Cache $upstream_cache_status;
		proxy_pass http://192.168.110.100;
	}

	# 删除指定缓存
	location ~/purge(/.*) {
		proxy_cache_purge my_cache $1$is_args$args;
	}
}

1）访问 http://192.168.110.101/cache/test.html ，产生缓存。

2）访问 http://192.168.110.101/purge/cache/test.html ，如下图表示删除缓存成功。

这两种删除缓存的方案都需要人工或者程序主动干预，在常规系统应用中我们一般主要会对图片视频这类资源进行缓存，你可以使用基于url 的缓存。例如当你重新更换海报图片时，新的海报使用一个新的Id，保证每一个图片体现在url中都是一个独一无二的链接。这样就就不需要进行主动删除缓存操作了，正常配置缓存过期清理参数即可。

以上就是Nginx实现负载均衡的全部内容，Nginx是多模块化的，还有很多高级功能，可以继续探索。

文初整体缓存方案流程图中提到的 ETag，可以查看文章《HTTP 协议请求头 If-Match、If-None-Match 和 ETag》了解更多。

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