1. 缓存的概念

  缓存就是数据交换的缓冲区（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。
  缓存其实在很多场景中都有用到，比如：

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
  • 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；

  这里讲的就是 Nginx 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。

2. Nginx的Web缓存服务

  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，再使用 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 既可以支持对指定 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。

2.1 Nginx缓存设置的相关指令

  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。

2.1.1 proxy_cache_path

  该指令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：/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： 
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    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:
    itheima[key]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： 
    1
    keys_zone=itcast:200m 缓存区的名称是itcast，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： 
    1
    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： 
    1
    max_size=20g

  配置实例：

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

2.1.2 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。

语法 proxy_cache zone_name|off;
默认值 proxy_cache off;
位置 http、server、location
  • zone_name： 指定使用缓存区的名称；

2.1.3 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

  proxy_cache_key $scheme$proxy_host$request_uri的含义在于把 http 协议 + 主机名 + uri 这三个作为一个单独的 key 来缓存，如何还需要缓存别的，就按照这种格式来设置。

2.1.4 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 
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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

2.1.5 proxy_cache_min_uses

  该指令用来设置资源被访问多少次后被缓存。

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

2.1.6 proxy_cache_methods

  该指令用户设置缓存哪些 HTTP 方法。

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

  默认缓存 HTTP 的 GET 和 HEAD 方法，不缓存 POST 方法。

2.1.7 upstream_cache_status变量

  该变量存储了缓存是否命中的信息，会设置在响应头信息中，在调试中非常有用。

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MISS: 未命中缓存
HIT： 命中缓存
EXPIRED: 缓存过期
STALE: 命中了陈旧缓存
REVALIDDATED: Nginx验证陈旧缓存依然有效
UPDATING: 内容陈旧，但正在更新
BYPASS: X响应从原始服务器获取

2.2 Nginx缓存案例

2.2.1 需求分析

2.2.2 步骤实现

应用服务器的环境准备

  1. 在10.7.2.207服务器上的 tomcat 的 webapps 下面添加一个 js 目录，并在 js 目录中添加一个 jquery.js 文件；
  2. 启动 tomcat；
  3. 访问测试： 
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    http://10.7.2.207:8080/js/jquery.js

Nginx的环境准备

  完成 Nginx 反向代理配置：

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http{
	upstream backend{
		server 10.7.2.207:8080;
	}
	server {
		listen 8080;
		server_name localhost;
		location / {
			proxy_pass http://backend/js/;
		}
	}
}

添加Nginx缓存配置

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http{
	proxy_cache_path /usr/local/proxy_cache levels=2:1 keys_zone=itcast:200m inactive=1d max_size=20g;
	upstream backend{
		server 10.7.2.207:8080;
	}
	server {
		listen 8080;
		server_name localhost;
		location / {
			proxy_cache itcast;
			proxy_cache_key itheima;
			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/js/;
		}
	}
}

3. Nginx缓存的清除

3.1 方式一：删除对应的缓存目录

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rm -rf /usr/local/proxy_cache/......

3.2 方式二：使用第三方扩展模块

  1. 下载ngx_cache_purge模块对应的资源包，并上传到服务器上，下载链接：点击下载； 
    1
    ngx_cache_purge-2.3.tar.gz
  2. 对资源文件进行解压缩； 
    1
    tar -zxf ngx_cache_purge-2.3.tar.gz
  3. 修改文件夹名称，方便后期配置； 
    1
    mv ngx_cache_purge-2.3 purge
  4. 查询 Nginx 的配置参数； 
    1
    nginx -V
  5. 进入 Nginx 的安装目录，使用./configure进行参数配置； 
    1
    ./configure --add-module=/root/nginx/module/purge
  6. 使用make进行编译； 
    1
    make
  7. 将 nginx 安装目录的 nginx 二进制可执行文件备份； 
    1
    mv /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/nginx/sbin/nginxold
  8. 将编译后的objs中的nginx拷贝到nginx的sbin目录下； 
    1
    cp objs/nginx /usr/local/nginx/sbin
  9. 使用make进行升级； 
    1
    make upgrade
  10. 在 nginx 配置文件中进行如下配置：
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    server{
    	location ~/purge(/.*) {
    		proxy_cache_purge itcast itheima;
    	}
    }

4. Nginx如何设置对资源不缓存

  如何将 Nginx 作为 Web 缓存服务器使用在前面已经讲完了。但是我们得思考一个问题，是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。

4.1 相关指令

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 
1
proxy_no_cache $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;

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 
1
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。
  这三个参数分别代表的含义是：

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

4.2 案例演示

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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;
	}
}

参考文献

  【1】https://www.bilibili.com/video/BV1ov41187bq?p=116
  【2】https://blog.csdn.net/qq_25275355/article/details/120667386
  【3】https://blog.csdn.net/xiaochao_123/article/details/123640451
  【4】https://www.cnblogs.com/watermeloncode/p/15499482.html
  【5】https://blog.csdn.net/H900302/article/details/120859532