深入理解proxy_cache

一、proxy_cache概述

proxy_cache是nginx中自帶的模塊，用於緩存響應，在未來的請求中將緩存的響應直接返回，加快響應速度。proxy_cache與proxy_pass聯用，將源站的響應緩存下來，省去了再向源站發起請求的步驟。這個特性在高並發的場景下非常有用，可以大幅度減輕源站的壓力。

為了讓proxy_cache發揮出更好的效果，需要根據具體的情況對代理的配置做出優化，如設置cache有效時間、cache大小限制等。

二、proxy_cache清除

在代理緩存中，為了避免臟數據和緩存失效，需要定期清理緩存。

1、手動清除

# 清空所有緩存
$ nginx -s stop
$ rm -rf /var/cache/nginx/*
$ nginx

2、自動清除

可以通過定期刪除緩存目錄下的過期文件來實現自動清除。在nginx.conf中進行配置：

http {
    proxy_cache_path /var/cache/nginx levels=1:2
                 keys_zone=my_cache:10m
                 inactive=60m;
    proxy_cache_key "$scheme$request_method$host$uri$is_args$args";
    server {
        ...
        location / {
            proxy_cache my_cache;
            proxy_pass http://localhost:8000;
            add_header X-Proxy-Cache $upstream_cache_status;

            proxy_cache_valid 200 10m; # 如果響應狀態碼為200，則緩存在10分鐘有效
            proxy_cache_valid any 1m; # 如果響應狀態碼為非200，則緩存在1分鐘有效

            proxy_cache_bypass $http_pragma;
            proxy_cache_revalidate on;
        }
        ...
    }
}

三、proxy_cache內存

proxy_cache數據可以存儲在內存中，而不是磁盤上。這樣做的優點是：讀取速度更快，更適合緩存小文件或大量請求指向同一緩存的場景。默認情況下，nginx將緩存數據存儲在磁盤上。

可以通過在CACHE_PATH中添加參數：proxy_cache_path /var/cache/nginx levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m inactive=60m use_temp_path=off max_size=100m可配置最大內存緩存容量。

四、proxy_cache站群

proxy_cache在站群架構中有着非常重要的作用。在使用proxy_cache站群時，源站響應需要緩存到多個服務器上，從而實現更高效的讀取。在nginx.conf中配置如下：

upstream backend {
    server backend1.example.com:8080;
    server backend2.example.com:8080;
    ...
    server backendN.example.com:8080;
}

server {
    ...
    location / {
        proxy_cache my_cache;
        proxy_pass http://backend;
        add_header X-Proxy-Cache $upstream_cache_status;
    }
    ...
}

五、proxy_cache valid

proxy_cache_valid指令用來控制響應緩存的有效時間。在nginx.conf中可配置具體的響應狀態碼的緩存時間。

proxy_cache_valid 200 1h; # 緩存狀態碼為200的響應1小時
proxy_cache_valid 404 1m; # 緩存狀態碼為404的響應1分鐘
proxy_cache_valid 500 1s; # 緩存狀態碼為500的響應1秒

六、proxy_cache nginx

nginx本身也可以作為代理被緩存。可以通過子服務配置實現proxy cache。

proxy_cache_path /var/cache/nginx keys_zone=my_zone:10m;

server {
    ...
    listen 8000;
    proxy_cache my_zone;
    proxy_pass http://localhost:9000;
    ...
}

七、proxy_cache清除批量

定期清理proxy cache是非常有必要的，但是對大型網站而言，手動清理的效率往往不能滿足需求。

可以通過腳本實現nginx代理清除：

#!/bin/bash

# 緩存目錄
cache_path=/var/cache/nginx

# 待刪除的目錄
remove_dirs=( $(find $cache_path/* -type d -mtime + 30) )

# 刪除緩存目錄下超時的緩存數據
for dir in ${remove_dirs[@]}
do
    echo "removing cache in $dir"
    rm -rf $dir/*
done

# 刪除目錄時，目錄時完全匹配緩存項的key值，所以執行完之後需要調用一次proxy_cache_path指令
nginx -s reload 

八、proxy_cache一直Miss

如果在配置中出現了proxy_cache一直miss的情況，考慮以下幾點：

• 檢查緩存目錄是否存在，是否有可讀寫權限
• 檢查傳遞給代理的響應是否正確，可以通過curl模擬http請求或使用tcpdump等抓包工具進行調試
• 檢查proxy_cache_key是否正確，錯誤的代理鍵將導致緩存失效
• 檢查proxy_cache_valid指令，響應狀態碼是否已正確指定
• 檢查proxy_ignore_headers指令，是否包含響應頭信息

通過上述方法進行排查，可以解決proxy_cache一直miss的問題，保持proxy_cache的有效性。