【缓存与加速技术实践】Web缓存代理与CDN内容分发网络

文章目录

Web缓存代理
- Nginx配置缓存代理
- - 详细说明
CDN内容分发网络
- CDN的作用
- CDN的工作原理
- CDN内容的获取方式
- 解决缓存集中过期的问题

Web缓存代理

作用：

缓存之前访问过的静态网页资源，以便在再次访问时能够直接从缓存代理服务器获取，减少源服务器的负载压力。
加快用户的访问速度。
可以作为正向代理服务器，隐藏客户端的真实地址。
常见的Web缓存代理应用：
本地部署：Nginx、Squid、Varnish
云环境使用：CDN

Nginx配置缓存代理

http {......# 配置缓存路径和相关参数proxy_cache_path /data/nginx/cache levels=1 keys_zone=my_cache:10m max_size=10g inactive=60m use_temp_path=off;# 缓存目录         目录层级   缓存共享内存区域的名称和大小   缓存数据上限    缓存失效时间    不存放临时文件upstream XXXX {        # 上游服务器数量 >= 2 时server IP:PORT;......}server {listen   IP:PORT;server_name  主机名;location 匹配静态网页路径 {proxy_cache my_cache;                                      # 指定使用的缓存共享内存区域的名称proxy_cache_valid 200 60m;                                 # 指定有效缓存的响应状态码和缓存时间proxy_cache_key $request_uri;                              # 指定缓存数据的key为请求的URL路径add_header Nginx_Cache_Status $upstream_cache_status;      # 添加响应头显示缓存状态，HIT命中缓存  MISS未命中proxy_pass http://XXXX;                                    # 设置未命中缓存时的代理转发}}
}

详细说明

proxy_cache_path:
- /data/nginx/cache: 指定缓存文件的存储目录。
- levels=1:2: 缓存目录的层级结构。这里表示使用一级目录和二级子目录来组织缓存文件，有助于提高文件系统性能。
- keys_zone=my_cache:10m: 定义一个缓存共享内存区域my_cache，大小为10MB，用于存储缓存键和元数据。
- max_size=10g: 设置缓存的最大容量为10GB。
- inactive=60m: 如果缓存文件在60分钟内未被访问，则被认为是无效的，并可以被删除。
- use_temp_path=off: 禁用临时路径的使用，直接写入缓存目录。
upstream XXXX:
- 定义一个上游服务器组XXXX，包含多个上游服务器。Nginx会根据负载均衡策略（默认是轮询）将请求分发到这些服务器。
server:
- listen IP:PORT: 指定Nginx监听的IP地址和端口。
- server_name 主机名: 指定服务器的主机名或域名。
location:
- 匹配特定的请求路径。
- proxy_cache my_cache: 使用前面定义的my_cache缓存共享内存区域。
- proxy_cache_valid 200 60m: 对HTTP状态码为200的响应设置60分钟的缓存有效期。
- proxy_cache_key $request_uri: 设置缓存数据的键为请求的URL路径。
- add_header Nginx_Cache_Status $upstream_cache_status: 添加一个响应头，显示缓存状态。
- proxy_pass http://XXXX: 如果请求未命中缓存，则转发到上游服务器组XXXX进行处理。

CDN内容分发网络

CDN（Content Delivery Network）即内容分发网络，是一种利用分布式节点技术，在全球范围内部署服务器，将源站点服务器的内容发布并缓存到这些服务器上。当用户请求访问这些内容时，可以从最近的CDN节点获取，从而提高用户访问网站的响应速度和体验。

CDN的作用

缓存Web网站内容：CDN将源站点服务器的静态网页资源（如HTML、CSS、JavaScript、图片等）缓存到全球各地的节点上。
降低用户网络延迟：用户可以从最近的CDN节点获取所需内容，减少了传输延迟和网络拥塞。

CDN的工作原理

资源缓存：源站点服务器的静态网页资源首先被缓存到CDN的各个节点上。
用户请求：当用户请求访问某个资源时，其请求首先到达本地DNS服务器。
DNS解析：本地DNS服务器将请求转发给CDN专用的DNS服务器，后者根据用户的IP地址和请求的URL，选择最靠近用户的CDN节点，并返回该节点的IP地址给用户。
资源分发：用户向所选的CDN节点发起请求，该节点检查自身缓存中是否有用户所需的资源。如果命中缓存，则直接将资源返回给用户；如果未命中缓存，则节点会向源站点服务器请求资源，获取后同步到自身缓存中，并返回给用户。

CDN内容的获取方式

用户访问触发：当用户直接访问资源时，CDN节点会检查缓存。如果命中缓存，则直接返回资源；如果未命中，则向源站点服务器请求资源并缓存。
缓存预热：对于热点资源，可以在其上线前或上线时立即进行缓存预热。这通常是通过预设的脚本或工具来实现的，将热点资源主动推送到CDN的各个节点上，以确保用户访问时能够命中缓存。