Nginx緩存配置指南

1.如何配置基本緩存設置

開啟簡單的緩存配置，只需要兩個指令：proxy_cache_path和proxy_cache。proxy_cache_path配置緩存的存放地址和其他的一些常用配置，proxy_cache指令是為了啟動緩存。

proxy_cache_path /path/to/cache levels=1:2 keys_zone=mycache:10m max_size=10g inactive=60m use_temp_path=off;
server {
　　# ...
　　location / {
　　　　proxy_cache mycache;
　　　　proxy_pass http://my_upstream;
　　}
}

相關配置說明如下：

• /path/to/cache 本地路徑，用來設置Nginx緩存資源的存放地址
• levels 默認所有緩存文件都放在同一個/path/to/cache下，但是會影響緩存的性能，因此通常會在/path/to/cache下面建立子目錄用來分別存放不同的文件。假設levels=1:2，Nginx為將要緩存的資源生成的key為f4cd0fbc769e94925ec5540b6a4136d0，那么key的最后一位0，以及倒數第2-3位6d作為兩級的子目錄，也就是該資源最終會被緩存到/path/to/cache/0/6d目錄中
• key_zone 在共享內存中設置一塊存儲區域來存放緩存的key和metadata（類似使用次數），這樣nginx可以快速判斷一個request是否命中或者未命中緩存，1m可以存儲8000個key，10m可以存儲80000個key
• max_size 最大cache空間，如果不指定，會使用掉所有disk space，當達到配額后，會刪除最少使用的cache文件
• inactive 未被訪問文件在緩存中保留時間，本配置中如果60分鍾未被訪問則不論狀態是否為expired，緩存控制程序會刪掉文件。inactive默認是10分鍾。需要注意的是，inactive和expired配置項的含義是不同的，expired只是緩存過期，但不會被刪除，inactive是刪除指定時間內未被訪問的緩存文件
• use_temp_path 如果為off，則nginx會將緩存文件直接寫入指定的cache文件中，而不是使用temp_path存儲，official建議為off，避免文件在不同文件系統中不必要的拷貝
• proxy_cache 啟用proxy cache，並指定key_zone。另外，如果proxy_cache off表示關閉掉緩存。

 2.proxy_cache其他相關指令集

(1)proxy_no_cache

Syntax：proxy_no_cache string ...;
Default: —
Context: http , server , location

該指令用於定義滿足條件的響應不會被保存到緩存中。在條件字符串中至少有一個條件不為空或者0，符合這樣條件的響應才不會被緩存。舉例如下：

proxy_no_cache $cookie_nocache $arg_nocache$arg_comment;
proxy_no_cache $http_pragma    $http_authorization;

其中， cookie_nocache、arg_nocache...皆為變量，可以根據你訪問的匹配策略來設置，其值只有2類，0和非0;

訪問匹配策略例如：

if ($request_uri ~ ^/(login|register|password\/reset)/) { set $cookie_nocache 1; }

如果在此鏈式配置中，只要有一個值不為0，則不會cache；例如：

proxy_no_cache $cookie_nocache(0) $arg_nocache(1) $arg_comment(0)

則不會被cache。`

注：一般會配合proxy_cache_bypass共同使用；

(2)proxy_cache_bypass

Syntax: proxy_cache_bypass string ...;
Default: —
Context: http , server , location

該指令用於定義哪些情況不從cache讀取，直接從backend獲取資源；配置方式同proxy_no_cache。

(3)proxy_cache_key

Syntax: proxy_cache_key string;
Default: proxy_cache_key $scheme$proxy_host$request_uri;
Context: http, server, location

給緩存數據定義一個鍵，例如

proxy_cache_key “$host$request_uri $cookie_user”;

默認情況下，該指令的值的字符串

proxy_cache_key $scheme$proxy_host$uri$is_args$args;

(4)proxy_cache_methods 

Syntax: proxy_cache_methods GET | HEAD | POST ...;
Default: proxy_cache_methods GET HEAD;
Context: http, server, location

該指令用於設置緩存哪些HTTP方法,默認緩存HTTP GET/HEAD方法,不緩存HTTP POST 方法.。

(5)proxy_cache_valid

Syntax: proxy_cache_valid [code ...] time;
Default:  —
Context:  http, server, location

設置不同響應碼的緩存時間，當不指定響應碼的時候，例如

proxy_cache_valid 5m;

只對響應碼為200，301，302的訪問請求資源設置緩存時間，此外可以個性化定制，例如：

proxy_cache_valid 200 302 10m; 
proxy_cache_valid 301 1h; 
proxy_cache_valid 404 1m; 
proxy_cache_valid any 1m;

此外，還可以在相應header里設置優先級更高的緩存有效時間：

• “X-Accel-Expires”,設置響應的緩存過期時間，以秒為單位；0為不緩存；
• 如果沒有設置“X-Accel-Expires” header，則關於緩存的配置策略可能會在“Expires”或者“Cache-Control” header中；
• 如果header含有“Set-Cookie”,則響應不會被緩存，類似的配置可以在“proxy_ignore_header”中可見；
• header包含“Vary”並且設置為“＊”，則請求不會被緩存，如果“Vary”有具體的值，則對應的請求會被緩存；

(6)proxy_ignore_headers

Syntax:  proxy_ignore_headers field ...;
Default:  —
Context:  http, server, location

不緩存包含在field的響應header，可以設置的值有：“X-Accel-Redirect”, “X-Accel-Expires”, “X-Accel-Limit-Rate”，“X-Accel-Buffering”, “X-Accel-Charset”, “Expires”, “Cache-Control”, “Set-Cookie” (0.8.44), and “Vary”。
如果上述的header field沒有設置為忽略，則header filed中有“X-Accel-Expires”, “Expires”, “Cache-Control”, “Set-Cookie”, and “Vary”的話，響應會被緩存。

(7)proxy_cache_min_uses指令

Syntax:  proxy_cache_min_uses number;
Default: proxy_cache_min_uses 1;
Context: http, server, location

該指令用於設置緩存的最小使用次數,默認值為1

3. nginx緩存擴展

(1)proxy_cache_use_stale增強站點容錯能力

源站有問題時，nginx可以通過proxy_cache_use_stale指令開啟容錯能力，即使用緩存內容來響應客戶端的請求。舉例如下：

location / {  
    ...  
    proxy_cache_use_stale error timeout http_500 http_502 http_503 http_504;  
}  

如上配置表示，當作為cache的NGINX收到源站返回error、timeout或者其他指定的5XX錯誤，並且在其緩存中有請求文件的陳舊版本，則會將這些陳舊版本的文件而不是錯誤信息發送給客戶端。

(2)多磁盤分割緩存

使用NGINX，不需要建立一個RAID（磁盤陣列）。如果有多個硬盤，NGINX可以用來在多個硬盤之間分割緩存。舉例如下：

# 我們假設每塊硬盤掛載在相應的目錄中：/mnt/disk1、/mnt/disk2、/mnt/disk3

proxy_cache_path /mnt/disk1 levels=1:2 keys_zone=cache_1:256m max_size=1024G use_temp_path=off;
proxy_cache_path /mnt/disk2 levels=1:2 keys_zone=cache_2:256m max_size=1024G use_temp_path=off;
proxy_cache_path /mnt/disk3 levels=1:2 keys_zone=cache_3:256m max_size=1024G use_temp_path=off;

split_clients $request_uri $disk {
    33.3%     1;
    33.3%     2;
    *         3;
}

location / {
    proxy_pass http://backend;
    proxy_cache_key $request_uri;
    proxy_cache cache_$disk;
}

在這份配置中，使用了3個獨立的緩存，每個緩存專用一塊硬盤，另外，3個獨立的線程池也各自專用一塊硬盤。
緩存之間（其結果就是磁盤之間）的負載均衡使用split_clients模塊，split_clients非常適用於這個任務。
在 proxy_cache_path指令中設置use_temp_path=off，表示NGINX會將臨時文件保存在緩存數據的同一目錄中。這是為了避免在更新緩存時，磁盤之間互相復制響應數據。