1. 摘要

本文介绍NGINX缓存机制，配置和参数说明。

2. 内容

2.1 nginx缓存的优点

如图所示，nginx缓存，可以在一定程度上，减少源服务器的处理请求压力。因为静态文件（比如css，js， 图片）中，很多都是不经常更新的。nginx使用proxy_cache将用户的请求缓存到本地一个目录。下一个相同请求可以直接调取缓存文件，就不用去请求服务器了。毕竟，IO密集型服务的处理是nginx的强项。

Nginx的缓存加速功能是由proxy_cache（用于反向代理和静态缓存）和fastcgi_cache（PHP动态缓存）两个功能模块完成。

Nginx缓存特点：

• 缓存稳定，运行速度与Squid相差无几（因为都使用硬盘缓存）;
• 对多核CPU的利用率比其他的开源软件好;
• 支持高并发请求数，能同时承受更多的访问请求;

2.2 如何进行设置

先上个例子：

http{
    proxy_connect_timeout 10;
    proxy_read_timeout 180;
    proxy_send_timeout 5;
    proxy_buffer_size 16k;
    proxy_buffers 4 32k;
    proxy_busy_buffers_size 96k;
    proxy_temp_file_write_size 96k;
    proxy_temp_path /tmp/temp_dir;
    proxy_cache_path /tmp/cache levels=1:2 keys_zone=cache_one:100m inactive=1d max_size=10g;

    server {
        listen       80 default_server;
        server_name  localhost;
        root /mnt/blog/;

        location / {

        }

        #要缓存文件的后缀，可以在以下设置。
        location ~ .*\.(gif|jpg|png|css|js)(.*) {
                proxy_pass http://ip地址:90;
                proxy_redirect off;
                proxy_set_header Host $host;
                proxy_cache cache_one;
                proxy_cache_valid 200 302 24h;
                proxy_cache_valid 301 30d;
                proxy_cache_valid any 5m;
                expires 90d;
                add_header wall  "hey!guys!give me a star.";
        }
    }

    # 无nginx缓存的blog端口
    server {
        listen  90;
        server_name localhost;
        root /mnt/blog/;

        location / {

        }
    }
}

因为我是在一台服务器上做试验，所以用了两个端口80和90进行模拟两台服务器之间的交互。

80端口对接的是普通的域名（http://wangxiaokai.vip）访问。
90端口负责处理80端口代理过来的资源访问。
相当于90端口是源服务器，80端口是nginx反向缓存代理服务器。

---

接下来讲一下配置项：

2.2.1 http层设置

    proxy_connect_timeout 10;
    proxy_read_timeout 180;
    proxy_send_timeout 5;
    proxy_buffer_size 16k;
    proxy_buffers 4 32k;
    proxy_busy_buffers_size 96k;
    proxy_temp_file_write_size 96k;
    proxy_temp_path /tmp/temp_dir;
    proxy_cache_path /tmp/cache levels=1:2 keys_zone=cache_one:100m inactive=1d max_size=10g;

• proxy_connect_timeout 服务器连接的超时时间
• proxy_read_timeout 连接成功后,等候后端服务器响应时间
• proxy_send_timeout 后端服务器数据回传时间
• proxy_buffer_size 缓冲区的大小
• proxy_buffers 每个连接设置缓冲区的数量为number，每块缓冲区的大小为size
• proxy_busy_buffers_size 开启缓冲响应的功能以后，在没有读到全部响应的情况下，写缓冲到达一定大小时，nginx一定会向客户端发送响应，直到缓冲小于此值。
• proxy_temp_file_write_size 设置nginx每次写数据到临时文件的size(大小)限制
• proxy_temp_path 从后端服务器接收的临时文件的存放路径
• proxy_cache_path 设置缓存的路径和其他参数。被缓存的数据如果在inactive参数（当前为1天）指定的时间内未被访问，就会被从缓存中移除

2.2.2 server层设置

2.2.2.1 反向缓存代理服务器

    server {
        listen       80 default_server;
        server_name  localhost;
        root /mnt/blog/;

        location / {

        }

        #要缓存文件的后缀，可以在以下设置。
        location ~ .*\.(gif|jpg|png|css|js)(.*) {
                proxy_pass http://ip地址:90;
                proxy_redirect off;
                proxy_set_header Host $host;
                proxy_cache cache_one;
                proxy_cache_valid 200 302 24h;
                proxy_cache_valid 301 30d;
                proxy_cache_valid any 5m;
                expires 90d;
                add_header wall  "hey!guys!give me a star.";
        }
    }

• proxy_pass nginx缓存里拿不到资源，向该地址转发请求，拿到新的资源，并进行缓存
• proxy_redirect 设置后端服务器“Location”响应头和“Refresh”响应头的替换文本
• proxy_set_header 允许重新定义或者添加发往后端服务器的请求头
• proxy_cache 指定用于页面缓存的共享内存，对应http层设置的keys_zone
• proxy_cache_valid 为不同的响应状态码设置不同的缓存时间
• expires 缓存时间

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这里我设置了图片、css、js静态资源进行缓存。
当用户输入http://wangxiaokai.vip域名时，解析得到ip:port的访问地址。port默认为80。所以页面请求会被当前server截取到，进行请求处理。
当解析到上述文件名结尾的静态资源，会到缓存区获取静态资源。
如果获取到对应资源，则直接返回数据。
如果获取不到，则将请求转发给proxy_pass指向的地址进行处理。

2.2.2.2 源服务器

    server {
        listen  90;
        server_name localhost;
        root /mnt/blog/;

        location / {

        }
    }

这里直接处理90端口接受到的请求，到服务器本地目录/mnt/blog下抓取资源进行响应。

2.3 如何验证缓存是否有效

细心的读者应该发现，我在第二段例子里，留了个彩蛋 add_header wall "hey!guys!give me a star."。
add_header是用于在报头设置自定义的信息。
所以，如果缓存有效的话，那么静态资源返回的报头，一定会带上这个信息。

2.4 proxy_cache主要参数

1. proxy_cache
语法：proxy_cache zone|off

默认为off，即关闭proxy_cache功能，zone为用于存放缓存的内存区域名称。
例：proxy_cache my_zone;

从nginx 0.7.66版本开始，proxy_cache机制开启后会检测被代理端的HTTP响应头中的"Cache-Control"、"Expire"头域。
如，Cache-Control为no-cache时，是不会缓存数据的。

2. proxy_cache_bypass 
语法：proxy_cache_bypass string;

该参数设定，什么情况下的请求不读取cache而是直接从后端的服务器上获取资源。
这里的string通常为nginx的一些变量。

例：proxy_cahce_bypass $cookie_nocache $arg_nocache$arg_comment;
意思是，如果$cookie_nocache $arg_nocache$arg_comment这些变量的值只要任何一个不为0或者不为空时，
则响应数据不从cache中获取，而是直接从后端的服务器上获取。

3. proxy_no_cache
语法：proxy_no_cache string;

该参数和proxy_cache_bypass类似，用来设定什么情况下不缓存。

例：proxy_no_cache $cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment;
表示，如果$cookie_nocache $arg_nocache $arg_comment的值只要有一项不为0或者不为空时，不缓存数据。

4. proxy_cache_key
语法：proxy_cache_key string;

定义cache key，如： proxy_cache_key $scheme$proxy_host$uri$is_args$args; （该值为默认值，一般不用设置）

5. proxy_cache_path
语法：proxy_cache_path path [levels=levels] keys_zone=name:size  [inactive=time] [max_size=size] 

path设置缓存数据存放的路径；
levels设置目录层级，如levels=1:2，表示有两级子目录,第一个目录名取md5值的倒数第一个值，第二个目录名取md5值的第2和3个值。keys_zone设置内存zone的名字和大小，如keys_zone=my_zone:10m；inactive设置缓存多长时间就失效，当硬盘上的缓存数据在该时间段内没有被访问过，就会失效了，该数据就会被删除，默认为10s。max_size设置硬盘中最多可以缓存多少数据，当到达该数值时，nginx会删除最少访问的数据。

3. 参考

（1）Nginx系列教程（3）nginx缓存服务器上的静态文件
https://yq.aliyun.com/articles/752967

（2）proxy_cache
nginx 反向代理之 proxy_cache https://www.cnblogs.com/yyxianren/p/10832172.html

（3）Nginx使用upstream负载均衡和proxy_cache缓存实现反向代理
https://blog.51cto.com/13770206/2163952