[系统运维] nginx 缓存使用详解

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[系统运维]nginx 缓存使用详解

前言

缓存的使用在各种项目中非常普遍，nginx作为一款高效的代理服务器，也提供了强大的缓存机制，试想在一些电商网站中，那些静态的html，js，css文件登数量非常庞大的情况下，加载页面的时候，如果没有缓存的话，页面将会非常慢，在这种情况下，就可以考虑使用nginx提供的缓存功能的配置；

Nginx的web缓存

Nginx从0.7.48版提供缓存功能。
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。

Nginx缓存设置相关指令

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，接下来把常用的指令做一下总结：

proxy_cache_path

该指定用于设置缓存文件的存放路径

语法格式

proxy_cache_path path [levels=number]
keys_zone=zone_name:zone_size [inactive=time]
[max_size=size];

各个参数说明

path

缓存路径地址

/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，每层取值为1|2如 :

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：

zcy[key]通过MD5加密以后的值为 : 43c8233266edce38c2c9af0694e2107d

最终生成的缓存目录含义为：

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

举例说明：

keys_zone=zcy:200m 缓存区的名称是zcy,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

举例说明

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：max_size=20g

配置实例

proxy_cache_path D:\\dev-tools\\nginx\\nginx-1.16.1\\caches\\proxy_cache keys_zone=zcy:200m levels=1:2:1 inactive=1d max_size=20g;

实验演示

下面在本地的nginx目录下创建一个caches的目录，将上面的这段配置加到nginx.conf配置文件中，注意加到http块中：

在这里插入图片描述

然后重启nginx服务，可以看到在该目录下生成了 proxy_cache 目录，即为缓存的目录

在这里插入图片描述

其他配置参数说明

1、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；

在这里插入图片描述

2、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；

在这里插入图片描述

3、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

在这里插入图片描述

例如：

proxy_cache_valid 200 302 10m;
proxy_cache_valid 404 1m; 为200和302的响应URL设置10分钟缓存，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；

4、proxy_cache_min_uses

该指令用来设置资源被访问多少次后被缓存
在这里插入图片描述

5、proxy_cache_methods

该指令用户设置缓存哪些HTTP方法
在这里插入图片描述

缓存配置案例展示

环境准备

1、tomcat8.0，提前启动服务;

在这里插入图片描述

2、nginx服务，提前启动；

在这里插入图片描述

3、提前准备一个静态文件

可以是html，js或图片登静态资源，然后放到tomcat的webapps目录下的html目录下
在这里插入图片描述

确保通过tomcat的8080端口可以访问到该静态资源文件

在这里插入图片描述

配置步骤

打开nginx的配置文件，修改nginx.conf，添加如下内容（注意下面的配置放到http模块下）；

我们的需求是：通过访问 nginx监听的本地的8081端口，可以直接访问到tomcat下的这个静态html文件，然后测试缓存目录下的文件是否生成和生效；

   proxy_cache_path D:\\dev-tools\\nginx\\nginx-1.16.1\\caches\\proxy_cache keys_zone=zcy:200m levels=1:2:1 inactive=1d max_size=20g;

   server {
         listen    8081;
         server_name    localhost ;
         location  /  {
           proxy_cache zcy;
           proxy_cache_key zcy;
           proxy_cache_valid 200 1d;
           add_header nginx-cache "$upstream_cache_status";   #浏览器可查看缓存的命中状态
           proxy_pass  http://localhost:8080/html/hello.html ;
         }
     }

添加完毕后，使用 : nginx -s reload命令使配置生效，访问： localhost:8081，可以看到，直接显示了该静态资源
在这里插入图片描述

这时候去本地的缓存目录下，可以看到已经生成了该静态文件相关的缓存资源；

在这里插入图片描述

如何验证通过浏览器访问的时候确实是走了缓存呢？我们打开F12通过下面的这个地方就可以看到

在这里插入图片描述

这时候我们去缓存目录下删掉里面的文件后再次测试，看到这个状态变成了 “MISS”
在这里插入图片描述

Nginx设置资源不缓存

前面初步完成了Nginx作为web缓存服务器的使用的配置说明；

但是在某些场景下，并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 #该指令是用来定义不将数据进行缓存的条件

在这里插入图片描述

配置实例：

proxy_no_cache $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;

案例展示

仍然以上面的案例配置为例，我们在nginx.conf配置中添加如下内容：

在这里插入图片描述

然后重启nginx，下面做过简单的测试吧

删除本地缓存目录下的文件后，访问html资源，这次在访问的url后面添加上面的配置参数

在这里插入图片描述

可以看到不管访问多少，都不会对访问到的静态资源进行缓存，即在请求的URL中，拼接上面的3个参数中任意一个即可；

方式2：通过if 条件语句进行设置

即在location中添加 if 条件表达式，当访问的URL中带有 .html结尾的后缀时，设置一个mynocache 的变量，并把这个变量设置到proxy_no_cache 中

 server {
         listen    8081;
         server_name    localhost ;
         location  /  {
           if ($request_uri ~ /.*\.html$){ 
                set $mynocache 1;
           }
           proxy_cache zcy;
           proxy_cache_key zcy;
           proxy_cache_valid 200 1d;
        	proxy_no_cache $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment $mynocache;
           add_header nginx-cache "$upstream_cache_status";
           proxy_pass  http://localhost:8080/html/hello.html ;
         }
     }

proxy_cache_bypass

该指令是用来设置不从缓存中获取数据的条件，即访问的资源会被缓存，但是请求之后的取值不从缓存中获取；

在这里插入图片描述

配置样例

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。上面给的配置实例是从官方网站获取的，里面使用到了三个变量，分别是 $cookie_nocache、$ arg_nocache、$arg_comment

实例展示

仍然以上面的配置为例进行说明，当使用proxy_cache_bypass 的时候，需要将proxy_no_cache注释一下

proxy_cache_path D:\\dev-tools\\nginx\\nginx-1.16.1\\caches\\proxy_cache keys_zone=zcy:200m levels=1:2:1 inactive=1d max_size=20g;

   server {
         listen    8081;
         server_name    localhost ;
         location  /  {
           #if ($request_uri ~ /.*\.js$){ 
           #     set $mynocache 1;
           #}
           proxy_cache zcy;
           proxy_cache_key zcy;
           proxy_cache_valid 200 1d;
        	#proxy_no_cache $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment $mynocache;
    	proxy_cache_bypass $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;
           add_header nginx-cache "$upstream_cache_status";
           proxy_pass  http://localhost:8080/html/hello.html ;
         }
     }