[面試專題]Web緩存詳解

Web緩存詳解

標籤（空格分隔）： 緩存

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緩存之於性能優化

• 請求更快：經過將內容緩存在本地瀏覽器或距離最近的緩存服務器（如CDN），在不影響網站交互的前提下能夠大大加快網站加載速度。

• 下降服務器壓力：在大量用戶併發請求的狀況下，服務器的性能受到限制，此時將一些靜態資源放置在網絡的多個節點，能夠起到均衡負載的做用，下降服務器的壓力。

緩存方式

• 服務端緩存,例如CDN

• 客戶端緩存,即瀏覽器緩存,可經過cache,manifest等實現.

  • 瀏覽器緩存分兩類,強制緩存和協商緩存

  • 強制緩存:瀏覽器在加載資源時，根據http header判斷它是否命中強緩存，若是命中，瀏覽器直接從本身的緩存中讀取資源，不會發請求到服務器。好比某個css文件，若是瀏覽器在加載它所在的網頁時，這個css文件的緩存配置命中了強緩存，瀏覽器就直接從緩存中加載這個css，連請求都不會發送到網頁所在服務器.

  • 協商緩存：當強緩存沒有命中的時候，瀏覽器必定會發送一個請求到服務器，經過服務器端依據資源的另一些http header驗證這個資源是否命中協商緩存，若是協商緩存命中，服務器會將這個請求返回（304），可是不會返回這個資源的數據，而是告訴客戶端能夠直接從緩存中加載這個資源，因而瀏覽器就又會從本身的緩存中去加載這個資源；若未命中請求，則將資源返回客戶端，並更新本地緩存數據（200）。

  • 強制緩存不發請求到服務器，協商緩存會發請求到服務器。

  • 強制緩存:Expires、Cache-control

  • 協商緩存:Last-Modified/If-Modified-Since, Etag/If-None-Match

強制緩存控制

• Expires,HTTP/1.0提出的一個表示資源過時時間的header，它描述的是一個絕對時間，由服務器返回，用GMT格式的字符串表示，如：Expires:Thu, 31 Dec 2016 23:55:55 GMT，Expires是較老的強緩存管理header，因爲它是服務器返回的一個絕對時間，這樣存在一個問題，若是客戶端的時間與服務器的時間相差很大（好比時鐘不一樣步，或者跨時區），那麼偏差就很大，因此在HTTP/1.1版開始，使用Cache-Control: max-age=秒替代。

• Cache-Control描述的是一個相對時間，在進行緩存命中的時候，利用客戶端時間進行判斷，因此相比較Expires，Cache-Control的緩存管理更有效.
  讀取緩存數據條件：上次緩存時間（客戶端的）+max-age < 當前時間（客戶端的）.Cache-Control取值的含義:

各個消息中的指令含義以下：

• no-cache指示請求或響應消息不能緩存，該選項並非說能夠設置」不緩存「，而是須要和服務器確認。

• max-age指示客戶機能夠接收生存期不大於指定時間（以秒爲單位）的響應。上次緩存時間（客戶端的）+max-age（64200s）<客戶端當前時間

• min-fresh指示客戶機能夠接收響應時間小於當前時間加上指定時間的響應。

協商緩存控制

1. Last-Modified/If-Modified-Since：
   Last-Modified：標示這個響應資源的最後修改時間。web服務器在響應請求時，告訴瀏覽器資源的最後修改時間。If-Modified-Since：當資源過時時（強緩存失效），發現資源具備Last-Modified聲明，則再次向web服務器請求時帶上If-Modified-Since標籤，把上次服務器返回的Last-Modified時間返回到服務器端。web服務器收到請求後根據If-Modified-Since 時間與被請求資源的最後修改時間進行比對。若最後修改時間較新，說明資源又被改動過，則響應整片資源內容（寫在響應消息包體內），HTTP 200；若最後修改時間較舊，說明資源無新修改，則響應HTTP 304 (無需包體，節省瀏覽)，告知瀏覽器繼續使用所保存的cache。

注: Last-Modified標註的最後修改只能精確到秒級，若是某些文件在1秒鐘之內，被修改屢次的話，它將不能準確標註文件的修改時間（沒法及時更新文件）
若是某些文件會被按期生成，當有時內容並無任何變化，但Last-Modified卻改變了，致使文件無法使用緩存，有可能存在服務器沒有準確獲取文件修改時間，或者與代理服務器時間不一致等情形（沒法使用緩存）。

1. Etag/If-None-Match:
   Etag：web服務器響應請求時，告訴瀏覽器當前資源在服務器的惟一標識（生成規則由服務器決定）。Apache中，ETag的值，默認是對文件的索引節（INode），大小（Size）和最後修改時間（MTime）進行Hash後獲得的。

If-None-Match：當資源過時時（使用Cache-Control標識的max-age），發現資源具備Etage聲明，則再次向web服務器請求時帶上頭If-None-Match （Etag的值）。web服務器收到請求後發現有頭If-None-Match 則與被請求資源的相應校驗串進行比對，決定返回200或304。
注:Etag是服務器自動生成或者由開發者生成的對應資源在服務器端的惟一標識符，可以更加準確的控制緩存。

上述緩存控制機制優先級:
Expires < Cache:max-age
Last-Modified < ETag

CDN

CDN的全稱是Content Delivery Network，即內容分發網絡。經過在網絡各處放置節點服務器所構成的在現有的互聯網基礎之上的一層智能虛擬網絡，CDN系統可以實時地根據網絡流量和各節點的鏈接、負載情況以及到用戶的距離和響應時間等綜合信息將用戶的請求從新導向離用戶最近的服務節點上。其目的是使用戶可就近取得所需內容，解決 Internet網絡擁擠的情況，提升用戶訪問網站的響應速度。

CDN是一個經策略性部署的總體系統，包括分佈式存儲、負載均衡、網絡請求的重定向和內容管理4個要件，而內容管理和全局的網絡流量管理(Traffic Management)是CDN的核心所在。經過用戶就近性和服務器負載的判斷，CDN確保內容以一種極爲高效的方式爲用戶的請求提供服務。

參考:
瀏覽器 HTTP 協議緩存機制詳解