Nginx10-缓存集成

Nginx10-缓存集成

1、缓存的概念

（1）概念

• 缓存就是数据交换的缓冲区（称作：Cache），当用户要获取数据的时候，会先从缓存中去查询获取数据，如果缓存中有就会直接返回给用户，如果缓存中没有，则会发请求从服务器重新查询数据，将数据返回给用户的同时将数据放入缓存，下次用户就会直接从缓存中获取数据。

（2）缓存的使用场景

场景	作用
操作系统磁盘缓存	减少磁盘机械操作
数据库缓存	减少文件系统的IO操作
应用程序缓存	减少对数据库的查询
Web服务器缓存	减少对应用服务器请求次数
浏览器缓存	减少与后台的交互次数

（3）缓存的优缺点

• 缓存的优点

  • 减少数据传输，节省网络流量，加快响应速度，提升用户体验

  • 减轻服务器压力

  • 提供服务端的高可用性

• 缓存的缺点

  • 数据的不一致

  • 增加成本

（4）Web服务器缓存

• Nginx作为Web缓存服务器，它介于客户端和应用服务器之间，当用户通过浏览器访问一个URL时，web缓存服务器会去应用服务器获取要展示给用户的内容，将内容缓存到自己的服务器上。
• 当下一次请求到来时，如果访问的是同一个URL，web缓存服务器就会直接将之前缓存的内容返回给客户端，而不是向应用服务器再次发送请求。
• Web缓存降低了应用服务器、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，增强了用户的体验。
• 之前静态资源部署-静态资源缓存主要讲解的是浏览器缓存，本次主要讲解的是Nginx作为Web服务器的缓存。

2、Nginx的web缓存服务

（1）概述

• Nginx是从0.7.48版开始提供缓存功能。
• Nginx是基于Proxy Store来实现的，其原理是把URL及相关组合当做Key，在使用MD5算法对Key进行哈希，得到硬盘上对应的哈希目录路径，从而将缓存内容保存在该目录中。
• 它可以支持任意URL连接，同时也支持404/301/302这样的非200状态码。Nginx即可以支持对指定URL或者状态码设置过期时间，也可以使用purge命令来手动清除指定URL的缓存。

（2）缓存相关指令

• Nginx 的 Web 缓存服务主要是使用 ngx_http_proxy_module 模块相关指令集来完成，接下来我们把常用的指令来进行介绍下。
• 缓存相关文档地址

（3）proxy_cache_path

• 该指定用于设置缓存文件的存放路径

语法	proxy_cache_path path [levels=number] keys_zone=zone_name:zone_size [inactive=time][max_size=size];
默认值	—
位置	http

• path：缓存路径地址如下

/usr/local/proxy_cache

• levels：指定该缓存空间对应的目录，最多可以设置3层，每层取值如下

levels=1:2   缓存空间有两层目录，第一次是1个字母，第二次是2个字母
# 举例说明: test通过MD5加密以后的值为 43c8233266edce38c2c9af0694e2107d
levels=1:2   最终的存储路径为/usr/local/proxy_cache/d/07
levels=2:1:2 最终的存储路径为/usr/local/proxy_cache/7d/0/21
levels=2:2:2 最终的存储路径为/usr/local/proxy_cache/7d/10/e2

• keys_zone：用来为这个缓存区设置名称和指定大小如下

keys_zone=test:200m  缓存区的名称是test,大小为200M,1M大概能存储8000个keys

• inactive：指定缓存的数据多次时间未被访问就将被删除如下

inactive=1d   缓存数据在1天内没有被访问就会被删除

• max_size:设置最大缓存空间，如果缓存空间存满，默认会覆盖缓存时间最长的资源如下

max_size=20g

• 配置实例如下

http{
	proxy_cache_path /usr/local/proxy_cache keys_zone=test:200m  levels=1:2:1 inactive=1d max_size=20g;
}

• 重启 Nginx 配置文件后，发现 /usr/local 目录里多出一个目录，名字叫做 proxy_cache。

（4）proxy_cache

• 该指令用来开启或关闭代理缓存，如果是开启则自定使用哪个缓存区来进行缓存。
  • zone_name：指定使用缓存区的名称，缓存区的名称必须是 proxy_cache_path 里的 keys_zone 生成的缓存名。

语法	proxy_cache zone_name|off;
默认值	proxy_cache off;
位置	http、server、location

（5）proxy_cache_key

• 该指令用来设置web缓存的key值，Nginx会根据key值MD5哈希存缓存。

语法	proxy_cache_key key;
默认值	proxy_cache_key $scheme$proxy_host$request_uri;
位置	http、server、location

（6）proxy_cache_valid

• 该指令用来对不同返回状态码的URL设置不同的缓存时间。

语法	proxy_cache_valid [code ...] time;
默认值	—
位置	http、server、location

proxy_cache_valid 200 302 10m;# 为200和302的响应URL设置10分钟缓存
proxy_cache_valid 404 1m;     # 为404的响应URL设置1分钟缓存
proxy_cache_valid any 1m;     # 对所有响应状态码的URL都设置1分钟缓存

（7）proxy_cache_min_uses

• 该指令用来设置资源被访问多少次后被缓存，默认1次。

语法	proxy_cache_min_uses number;
默认值	proxy_cache_min_uses 1;
位置	http、server、location

（8）proxy_cache_methods

• 该指令用户设置缓存哪些HTTP方法，默认缓存HTTP的GET和HEAD方法，不缓存POST方法。

语法	proxy_cache_methods GET|HEAD|POST;
默认值	proxy_cache_methods GET HEAD;
位置	http、server、location

（9）缓存设置案例

• Nginx应用服务器（192.168.119.162）：配置如下

worker_processes  1;

events {
    worker_connections  1024;
}

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    sendfile        on;
    keepalive_timeout  65;

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }       
        
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }
    }
}

• Nginx代理服务器（192.168.119.161）：删除代理的默认页面index.html，配置如下

worker_processes  1;

events {
    worker_connections  1024;
}

http{
	proxy_cache_path /usr/local/proxy_cache levels=2:1 keys_zone=test:200m inactive=1d max_size=20g;
	upstream backend{
		server 192.168.119.162;
	}
	server {
	    listen       80;
        server_name  localhost;
        location / {
        	proxy_cache test;
            proxy_cache_key test1;
            proxy_cache_min_uses 5;
            proxy_cache_valid 200 5d;
            proxy_cache_valid 404 30s;
            proxy_cache_valid any 1m;
            add_header nginx-cache "$upstream_cache_status";
        	proxy_pass http://backend/;
        }
	}
}

• 访问代理服务器http://192.168.119.161/，显示服务器192.168.119.162的页面，代理服务器生成缓存目录

3、缓存删除

（1）概述

• 这里介绍两种方式
  • 删除对应的缓存目录
  • 使用第三方扩展模块

（2）删除缓存目录

# 假设缓存目录是/usr/local/proxy_cache/
rm -rf /usr/local/proxy_cache/

（3）三方模块删除

• 使用第三方扩展模块 ngx_cache_purge 进行删除缓存。
• 下载地址：github.com/FRiCKLE/ngx…
• 百度网盘下载地址：pan.baidu.com/s/1W0G9ppTX…

# 进入安装包目录
cd /opt

# 下载 ngx_cache_purge 模块，下载地址如下，下载完成后把文件上传到服务器/opt/目录下
https://github.com/FRiCKLE/ngx_cache_purge/tags

# 解压
tar -zxf ngx_cache_purge-2.3.tar.gz

# 指定模块路径
mv ngx_cache_purge-2.3 purge

#查看 configure arguments 的配置信息，拷贝出来
[root@localhost ~]# nginx -V
nginx version: nginx/1.26.2
built by gcc 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-44) (GCC) 
configure arguments: --prefix=/usr/local/nginx

#将原有 /usr/local/nginx/sbin/nginx 进行备份
mv /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/nginx/sbin/nginx.backup

# 进入 Nginx 的安装目录
cd /opt/nginx/core/nginx-1.26.2

# 执行 make clean 清空之前编译的内容
make clean

# 使用 configure 来配置参数，添加模块，记得添加 configure arguments 后的数据
./configure --add-module=/opt/purge --prefix=/usr/local/nginx

# 通过 make 模板进行编译
make

# 将安装目录下的 objs 中的 nginx 拷贝到 sbin 目录
cd /opt/nginx/core/nginx-1.26.2/objs
cp nginx /usr/local/nginx/sbin

# 更新nginx
cd /opt/nginx/core/nginx-1.26.2
make upgrade

• 案例如下

worker_processes  1;

events {
    worker_connections  1024;
}

http{
	proxy_cache_path /usr/local/proxy_cache levels=2:1 keys_zone=test:200m inactive=1d max_size=20g;
	upstream backend{
		server 192.168.119.162;
	}
	server {
	    listen       80;
        server_name  localhost;
        location / {
        	proxy_cache test;
            proxy_cache_key test1;
            proxy_cache_min_uses 5;
            proxy_cache_valid 200 5d;
            proxy_cache_valid 404 30s;
            proxy_cache_valid any 1m;
            add_header nginx-cache "$upstream_cache_status";
        	proxy_pass http://backend/;
        }
        # 自动删除缓存配置
        location ~/purge(/.*) {
		    proxy_cache_purge test test1;#第一个proxy_cache，第二个proxy_cache_key
	    }
	}
}

4、资源不缓存

（1）概述

• 前面咱们已经完成了 Nginx 作为 Web 缓存服务器的使用。但是我们得思考一个问题，不是所有的数据都适合进行缓存。比如说对于一些经常发生变化的数据。如果进行缓存的话，就很容易出现用户访问到的数据不是服务器真实的数据。所以对于这些资源我们在缓存的过程中就需要进行过滤，不进行缓存。

• Nginx 也提供了这块的功能设置，需要使用到如下两个指令：

  • proxy_no_cache
  • proxy_cache_bypass

（2）proxy_no_cache

• 该指令是用来定义不将数据进行缓存的条件。

语法	proxy_no_cache string ...;
默认值	—
位置	http、server、location

proxy_no_cache $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;

（3）proxy_cache_bypass

• 该指令是用来设置不从缓存中获取数据的条件。

语法	proxy_cache_bypass string ...;
默认值	—
位置	http、server、location

proxy_cache_bypass $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;

• 上述两个指令都有一个指定的条件，这个条件可以是多个，并且多个条件中至少有一个不为空且不等于"0",则条件满足成立。

（4）常用不缓存变量

• 上面给的配置实例里面使用到了三个变量

  • $cookie_nocache：指的是当前请求的cookie中键的名称为nocache对应的值
  • $arg_nocache：指的是当前请求的参数中属性名为nocache对应的属性值
  • $arg_comment：指的是当前请求的参数中属性名为comment对应的属性值

• 以后访问的某一个资源如果不想缓存，在 URL 后面加入三个变量中的任意一个或多个即可，只要它们不为空或 0。例如访问 192.168.119.161:8081?nocache=999&comment=777

• 注意：这三个变量推荐作为不缓存资源的条件，但并不是只能作为不缓存资源的条件。

（5）案例实现

• 如果访问的是 js 文件，则设置 $nocache 为 1，只要它不为 0，则触发第 8 行代码，proxy_no_cache 后面的参数只要有一个不为空或 0，则不会缓存该 js 文件。
• 如果 $nocache $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment 任意不为空或 0，则访问的资源不进行缓存。

server{
	listen	8080;
	server_name localhost;
	location / {
		if ($request_uri ~ /.*\.js$){
           set $nocache 1;
        }
		proxy_no_cache $nocache $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;
        proxy_cache_bypass $nocache $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;
	}
}