Nginx缓存功能

业务线在压测性能时，希望将应用一些图标(appIcon.do)利用Nginx缓存功能缓存下来。

Nginx缓存功能

简单来说，就是Nginx将后端服务器返回来的部分内容缓存到本地磁盘，后面客户端请求中含有这部分内容时，可以从本地磁盘取出这些内容返回给客户端。
如果Nginx本地没有缓存时，那么响应给客户端的过程是：被代理服务器先得自己磁盘IO一次，将内容取出，然后将内容通过网络IO响应给Nginx，Nginx然后在将该内容响应给客户端。
如果Nginx在本地缓存下这部分内容，当用户请求到达时，如果请求的内容中包含这些，Nginx直接从自己本地磁盘取得内容，构建响应报文，响应给客户端。
在后端服务器上(被代理服务器上)，磁盘上文件是按树状结构组织的，按照文件名、按照路径去组织的。我们去查找文件时，只能把整个树状结构，就是把document_root所指向的子目录，整体装入内存。将来我们找哪个文件时，才会知道这个文件在哪个路径下，能快速定位到这个文件。
Nginx缓存是这么处理的：存储也是树状结构，但是这种树状结构格式很独特，名字是固定等级的，要么是一级路径，要么是两级路径，要么是三级路径。而且每一级路径的文件的名字是hash码的一部分，要么是两个字符，要么是1个字符，因此直接基于用户请求url的字符串，就能知道这个文件在什么地方存放的。因为缓存下来的文件名是用户请求资源的url字符串的hash码，内容是那个请求页面的正常内容。
当用户请求url时，如何判定本地缓存有没有呢？像后端服务器就只能遍历，去找树状结构路径下是不是存在。但是对于hash格式来讲，它实际上是基于路由方式来实现。对Nginx而言，通常是这么找的。把这个url编码以后，从右往左截取字符，完成路径路由。因为是16进制的，有1个字符，就有16种变化，有两个字符，就是256种变化，最多不超过3级。如果你的缓存定义分级路径是1:1:2，意味着1级子目录16个，就是说用1个字符来表示， 2级目录16个(指的是1个1级子目录下有16个)，此时一共是256个，3级子目录，每个子目录有256个，每个子目录2个字符。所以从编码后的url截取字符，从右往左，截1个字符表示1级子目录，在截一个字符表示2级子目录，在截两个字符，表示3级子目录。所以Nginx去找文件的时候，直接在url路径上就这个文件在哪个路径下了。当到第三级子目录下，底下的文件肯定不止1个，有一堆，这时候就得遍历去寻找要匹配的文件了。
对于Nginx缓存来讲，它的数据存储分为两个部分，第一部分是放在内存中的hash表，以便于一个url请求来的时候，做hash计算后去查表。如果hash表中没有，就不会去缓存在本地文件系统磁盘里找这个文件了。所以有没有命中在内存中就能判断了。第二部分是放在本地磁盘上的目录结构，一旦有，就路由到那个目录下，那个数据就在那。所以这个查找过程速度无与伦比，第一基于内存，第二它是hash值，时间O(1)，恒定，从100个中找1个和在100万中找一个所需要的时间几乎是等同的。

使用Nginx缓存

缓存空间得先定义，后使用。比如说在内存中用哪段空间来存hash表，用多大内存。磁盘上用哪段文件路径来存放目录树。
查缓存也有讲究，http的请求方法有GET、HEAD、POST、PUT、DELETE，后3种方法没必要查缓存。因此对每一种请求过来，我们先判定方法，这个方法如果不支持从缓存里找，就不用看缓存了。一般只对GET和HEAD启用缓存。
而且并不是所有GET和HEAD的资源都应该缓存。如果用户GET一个资源的时候，用户第一次来访问时，服务器setcookie，这个就不应该缓存下来。还有一种场景，用户去请求一些资源时，服务器要求输入用户名和密码，这些内容也不应该缓存。因此不是GET和HEAD的所有资源都要缓存的，对于用户的私有信息，不应该缓存下来。
还有一些服务器端在响应时就说了，有些资源不能缓存，告诉代理服务器不能缓存，代理服务器也不应该缓存。服务器在响应时，为了避免代理服务器缓存下来，会告诉代理服务器这些资源是no store，基于cache control来定义。
浏览器是可以使用shift+f5强刷的，强制刷新就要求发请求报文时，no cache，意思是不能从缓存中给我响应。
再考虑一种场景，第一个用户请求资源时使用的是http 1.1的协议，取得的内容被Nginx缓存下来了。第二个用户使用http 1.0的协议去请求了，它两也不一定能完全兼容。所以还得考虑协议版本。协议版本不一样时，没准也不能使用缓存来响应。
缓存空间是有限的，存满了，这就需要cache_manager进程了，根据LRU(最近最少使用算法)将此前没有用的缓存对象清除出去。

缓存指令

Nginx缓存指令说明：http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_proxy_module.html
缓存相关的有多个指令，proxy_cache打头的。缓存得先定义，后使用。下面来介绍一些常用的关于缓存方面的指令。

定义缓存：path [levels=levels] 这个目录下分几级子目录，每一级用几个字符来表示。

1
2
3

Syntax:	proxy_cache_path path [levels=levels] [use_temp_path=on|off] keys_zone=name:size [inactive=time] [max_size=size] [manager_files=number] [manager_sleep=time] [manager_threshold=time] [loader_files=number] [loader_sleep=time] [loader_threshold=time] [purger=on|off] [purger_files=number] [purger_sleep=time] [purger_threshold=time];
Default:	—
Context:	http

比如：

缓存内容，是按需创建目录的。而不是一开始把所有目录都创建出来。现在只是把缓存定义了，还没调用。上面定义的目录/data/nginx/需要事先创建好。
调用缓存指令：
对于调用缓存来讲，至少需要3个参数。

首先得声明调用(proxy_cache指令)，使用哪块缓存空间。(实践过了，如果之定义这一条指令，没有任何东西会被缓存下来)
缓存时把什么当key，这也是是必须要给的。proxy_cache_key
哪些内容能存，存多长时间得自己来定义。哪些东西不能存，哪些方法不检查缓存也得自己定义，虽然你不定义有默认值，但是也得定义出来 proxy_cache_methods、proxy_cache_valid
比如：

其中最后一项配置解释下：
如果我们把内容缓存下来以后，后端服务器找不着了，也就是后端服务器不在线了，此时能不能用缓存内容来响应。也就是指明什么情况下可以使用过期的缓存来响应。比如后端服务器响应error，后端服务器连不上timeout