http缓存

Web缓存是指一个Web资源(如html页面,图片js数据等)存在于Web服务器和客户端(浏览器)之间的副本。缓存会根据进来的请求保存输出内容的副本;当下一个请求来到的时候,如果是相同的URL,缓存会根据缓存机制决定是直接使用副本响应访问请求,还是向源服务器再次发送请求。比较常见的就是浏览器会缓存访问过网站的网页,当再次访问这个URL地址的时候,如果网页没有更新,就不会再次下载网页,而是直接使用本地缓存的网页。只有当网站明确标识资源已经更新,浏览器才会再次下载网页。

web缓存的作用

  1. 减少网络带宽消耗
  2. 降低服务器压力
  3. 减少服务器压力
  4. 减少网络延迟,加快页面打开速度

web缓存的类型

web缓存可以分为:数据库缓存、CDN缓存、代理服务器缓存、浏览器缓存、应用层缓存。

1.数据库缓存

Web应用,特别是SNS类型的应用,往往关系比较复杂,数据库表繁多,如果频繁进行数据库查询,很容易导致数据库不堪重荷。为了提供查询的性能,会将查询后的数据放到内存中进行缓存,下次查询时,直接从内存缓存直接返回,提供响应效率。比如常用的缓存方案有memcached redist等。

2.CDN缓存

CDN缓存,也叫网关缓存、反向代理缓存。CDN缓存一般是由网站管理员自己部署,为了让他们的网站更容易扩展并获得更好的性能。浏览器先向CDN网关发起web请求,网关服务器后面对应着一台或多台负载均衡源服务器,会根据它们的负载请求,动态将请求转发到合适的源服务器上。虽然这种架构负载均衡源服务器之间的缓存没法共享,但却拥有更好的处扩展性。

3.代理服务器缓存

代理服务器缓存是浏览器和源服务器之间的中间服务器,浏览器先向这个中间服务器发起web请求,经过处理后(比如权限验证,缓存匹配等),再将请求转发到源服务器。代理服务器缓存的运作原理跟浏览器的运作原理差不多,只是规模更大。

4.浏览器缓存

每个浏览器都实现了HTTP缓存,我们通过浏览器使用HTTP协议与服务器交互的时候,浏览器就会根据一套与服务器约定的规则进行缓存工作

5.应用层缓存

应用层缓存是指我们在代码层面上做的缓存。通过代码逻辑,把曾经请求过的数据或资源等,缓存起来,再次需要数据时通过逻辑上的处理选择可用的缓存的数据。

今天我们主要讨论和前端密切想着的浏览器HTTP缓存机制。浏览器HTTP缓存可以分为强缓存和协商缓存。强缓存和协商缓存最大区别是:强缓存命中的话不会发请求到服务器(比如chrome中的200 from memory cache),协商缓存一定会发请求到服务器,通过资源的请求首部字段难资源是否命中协商缓存,如果协商缓存命中,服务器会将这个请求返回,但是不会返回这个资源的实体,而是通知客户端可以从缓存中加载这个资源(304 not modifend)。流程图如下:

http缓存

http报文中与缓存相关的首部字段

1.通用首部字段(就是请求报文和响应都能用上的字段)

字段名称 说明
Cache-Control 控制缓存的行为
Pragma http1.0的旧社会遗留物,值为“no-cache”时禁用缓存

Cache-Control和浏览器相关的命令

指令 参数 说明
private 表明响应只能被单个用户缓存,不能作为共享缓存(即代理服务器不能缓存它)
public 可省略 表明响应可以被任何对象(包括:发送请求的客户端,代理服务器,等等)缓存
no-cache 可省略 缓存前必需确认其有效性
no-store 不缓存请求或响应的任何内容
max-age=[s] 必需 响应的最大值
  • max-age(单位为s)设置缓存的存在时间,相对于发送请求的时间。只有响应报文首部设置Cache-Control为非0的max-age或者设置了大于请求日期的Expires(下文会讲)才有可能命中强缓存。当满足这个条件,同时响应报文首部中Cache-Control不存在no-cache、no-store且请求报文首部不存在Pragma字段,才会真正命中强缓存。以下所有图片均为刷新(command+R)的截图。
  • no-cache 表示请求必须先与服务器确认缓存的有效性,如果有效才能使用缓存(协商缓存),无论是响应报文首部还是请求报文首部出现这个字段均一定不会命中强缓存。Chrome硬性重新加载(Command+shift+R)会在请求的首部加上Pragma:no-cache和Cache-Control:no-cache。
  • no-store 表示禁止浏览器以及所有中间缓存存储任何版本的返回响应,一定不会出现强缓存和协商缓存,适合个人隐私数据或者经济类数据。
  • public 表明响应可以被浏览器、CDN等等缓存。
  • private 响应只作为私有的缓存,不能被CDN等缓存。如果要求HTTP认证,响应会自动设置为private。

2.请求首部字段

字段名称 说明
if-Match 比较ETag是否一致
if-None-Match 比较ETag是否不一致
if-Modified-Since 比较ETag是否不一致
if-UnModified-Since 比较资源最后更新的时间是否一致

3.响应首部字段

字段名称 说明
ETag 资源的匹配信息
Expires http1.0的遗留物,实体主体过期时间
Last-Modifid 资源的最后一次修改的时间

强制缓存

与强缓存主要是Pragma、Cache-Control 、Expires

<meta http-equiv="Pragma" content="no-cache">
<meta http-equiv="Expires" content="-1">

注意上面两条指令的作用是不允许浏览器缓存当前页面以及页面上引用的资源,强制浏览器每次请求当前页面时都需要从服务器端获取最新版本。这种方式仅对部分浏览器有效,而且不影响代理服务器对该页面的缓存控制,原因是因为代理服务器并不会去解析页面上的内容。

控制协商缓存

1.Last-Modified/If-Modified-Since

If-Modified-Since是一个请求首部字段,并且只能用在GET或者HEAD请求中。Last-Modified是一个响应首部字段,包含服务器认定的资源作出修改的日期及时间。当带着If-Modified-Since头访问服务器请求资源时,服务器会检查Last-Modified,如果Last-Modified的时间早于或等于If-Modified-Since则会返回一个不带主体的304响应,否则将重新返回资源。

If-Modified-Since: , :: GMT Last-Modified: , :: GMT

2.ETag/If-None-Match

ETag是一个响应首部字段,它是根据实体内容生成的一段hash字符串,标识资源的状态,由服务端产生。If-None-Match是一个条件式的请求首部。如果请求资源时在请求首部加上这个字段,值为之前服务器端返回的资源上的ETag,则当且仅当服务器上没有任何资源的ETag属性值与这个首部中列出的时候,服务器才会返回带有所请求资源实体的200响应,否则服务器会返回不带实体的304响应。ETag优先级比Last-Modified高,同时存在时会以ETag为准。

If-None-Match: <etag_value> If-None-Match: <etag_value>, <etag_value>, … If-None-Match: *

http缓存

ETag属性之间的比较采用的是弱比较算法,即两个文件除了每个比特都相同外,内容一致也可以认为是相同的。例如,如果两个页面仅仅在页脚的生成时间有所不同,就可以认为二者是相同的。

因为ETag的特性,所以相较于Last-Modified有一些优势:

某些情况下服务器无法获取资源的最后修改时间
资源的最后修改时间变了但是内容没变,使用ETag可以正确缓存
如果资源修改非常频繁,在秒以下的时间进行修改,Last-Modified只能精确到秒

原文 

https://futu.im/posts/2018-04-14-http-cache/

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