如何在NGINX中缓存内容

教程

NGINX 是一个集成的开源、高性能的 Web 服务器，可以加快内容和应用程序的交付速度，增强安全性，提高可伸缩性。 Nginx 的最常见用例之一是 内容缓存，这是提高网站性能最有效的方法。

阅读更多：用于 Linux 的顶尖开源缓存工具 10 选项

您可以使用 NGINX 通过配置它缓存来自上游服务器的响应，还可以为内容交付网络（CDN）创建边缘服务器。 NGINX 驱动一些最大的 CDN。

当配置为缓存时，NGINX 将：

  • 缓存静态和动态内容。
  • 通过微缓存提高动态内容的性能。
  • 在后台重新验证过程中提供陈旧内容以获得更好的性能。
  • 覆盖或设置缓存控制标头等。

在本文中，您将学习如何在 Linux 中将 NGINX 配置为 内容缓存，以使您的 Web 服务器尽可能高效地运行。

先决条件：

如果尚未安装 Nginx，您应该在 Linux 服务器上安装 NGINX，请按照以下指南安装 Nginx：

  • 如
  • 在CentOS 7上安装Nginx

在Nginx上缓存静态内容

静态内容是网站上保持不变（不变）的内容。静态内容的示例包括诸如图像、视频、文档；CSS文件和JavaScript文件等文件。

如果您的网站使用了大量静态内容，则可以通过启用客户端缓存来优化其性能，浏览器会存储静态内容的副本以实现更快的访问。

以下示例配置是一个很好的选择，只需将www.example.com替换为您网站名称的URL，并根据需要修改其他路径名。

server {
    # substitute your web server's URL for www.example.com
    server_name www.example.com;
    root /var/www/example.com/htdocs;
    index index.php;

    access_log /var/log/nginx/example.com.access.log;
    error_log /var/log/nginx/example.com.error.log;

    location / {
        try_files $uri $uri/ /index.php?$args;
    }

    location ~ .php$ {
        try_files $uri =404;
        include fastcgi_params;
        # substitute the socket, or address and port, of your WordPress server
        fastcgi_pass unix:/var/run/php5-fpm.sock;
        #fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
 	}   

    location ~* .(ogg|ogv|svg|svgz|eot|otf|woff|mp4|ttf|css|rss|atom|js|jpg
                  |jpeg|gif|png|ico|zip|tgz|gz|rar|bz2|doc|xls|exe|ppt|tar|mid
                  |midi|wav|bmp|rtf)$ {
        expires max;
        log_not_found off;
        access_log off;
    }
}

在Nginx上缓存动态内容

Nginx使用位于本地文件系统某处的持久磁盘缓存。因此，首先创建用于存储缓存内容的本地磁盘目录。
# mkdir -p /var/cache/nginx

接下来，设置缓存目录的适当所有权。它应由Nginx用户（nginx）和组（nginx）拥有，如下所示。

# chown nginx:nginx /var/cache/nginx

现在继续查看如何在下面的部分中启用Nginx上的动态内容。

在Nginx中启用FastCGI缓存

FastCGI（或FCGI）是一种广泛使用的协议，用于将诸如PHP之类的交互式应用程序与诸如NGINX之类的Web服务器进行接口连接。它是CGI（通用网关接口）的扩展。

FCGI的主要优势在于它可以在单个进程中管理多个CGI请求。如果没有它，Web服务器就必须为每个客户端请求服务打开一个新进程（必须受控，处理请求，然后关闭）。

为了在LEMP堆栈部署中处理PHP脚本，NGINX使用FPM（FastCGI进程管理器）或PHP-FPM，这是一个流行的替代PHP FastCGI实现。一旦PHP-FPM进程运行，NGINX被配置为代理请求以进行处理。因此，NGINX也可以被配置为缓存来自PHP-FPM后端应用服务器的响应。

在NGINX中，FastCGI内容缓存是使用一个名为fastcgi_cache_path的指令在最顶层的http{}上下文中声明的，在NGINX配置结

除了在http{}上下文中添加add_header X-Cache-Status指令以读取上游缓存状态，这对于调试很有用。

假设您网站的服务器块配置文件位于/etc/nginx/conf.d/testapp.conf或/etc/nginx/sites-available/testapp.conf（在Ubuntu及其衍生版本下），打开编辑文件并在文件顶部添加以下行。

fastcgi_cache_path /var/cache/nginx levels=1:2 keys_zone=CACHEZONE:10m; inactive=60m max_size=40m;
fastcgi_cache_key "$scheme$request_method$host$request_uri";
add_header X-Cache $upstream_cache_status;
Enable FastCGI Cache in NGINX

fastcgi_cache_path指令指定以下参数的数量：

  • /var/cache/nginx – 缓存的本地磁盘目录路径。
  • levels – 定义缓存的层次结构，它在/var/cache/nginx下设置了一个两级目录层次结构。
  • keys_zone (name:size) – 启用共享内存区域的创建，用于存储所有活动密钥和数据信息（元数据）。请注意，将密钥存储在内存中可以加快检查过程，使NGINX更容易确定其是MISS还是HIT，而无需在磁盘上检查状态。
  • inactive – 指定在指定时间内未访问的缓存数据将被删除的时间量，而不考虑其新鲜度。在我们的示例配置中，60m的值意味着在60分钟后未访问的文件将从缓存中删除。
  • max_size – 指定缓存的最大大小。您可以在此处使用更多参数（阅读 NGINX 文档以获取更多信息）。

fastcgi_cache_key 指令中的变量如下所述。

NGINX 在计算请求的键（标识符）时使用它们。重要的是，要将缓存的响应发送到客户端，请求必须与缓存的响应具有相同的键。

  • $scheme – 请求方案，HTTP 或 HTTPS。
  • $request_method – 请求方法，通常为“GET”或“POST”。
  • $host – 这可以是请求行中的主机名，也可以是“Host”请求头字段中的主机名，或者是与请求匹配的服务器名称，按优先顺序排列。
  • $request_uri – 表示完整的原始请求 URI（带参数）。

此外，在 add_header X-Cache-Status 指令中的 $upstream_cache_status 变量为 NGINX 响应的每个请求计算，无论它是 MISS（在缓存中找不到响应，从应用服务器获取）还是 HIT（从缓存中提供的响应）或任何其他受支持的值。

接下来，在将 PHP 请求传递给 PHP-FPM 的 location 指令中，使用 fastcgi_cache 指令来激活您刚刚定义的缓存。

还使用 fastcgi_cache_valid 指令为不同的响应设置缓存时间。

fastcgi_cache CACHEZONE;
fastcgi_cache_valid  60m;
Define Caching Zone and Time

如果只指定了缓存时间，就像我们的情况一样，那么只有200、301和302响应会被缓存。但您也可以明确指定响应，或者使用任何（表示任何响应代码）：

fastcgi_cache CACHEZONE;
fastcgi_cache_valid 200  301 203 60m;
fastcgi_cache_valid 404 10m;
OR
fastcgi_cache CACHEZONE;
fastcgi_cache_valid  any 10m;

在Nginx上微调FastCGI缓存性能

要设置相同键的请求必须被执行的最小次数以使响应被缓存，请在http{}、server{}或location{}上下文中包含fastcgi_cache_min_uses指令。

fastcgi_cache_min_uses  3
Set Minimum Cache Usage

要使用带有“If-Modified-Since”和“If-None-Match”标头字段的条件请求来重新验证过期的缓存项目，请在http{}、server{}或location{}上下文中添加fastcgi_cache_revalidate指令。

fastcgi_cache_revalidate on;
Set Cache Re-validation

您还可以通过在位置指令中添加proxy_cache_use_stale指令，指示NGINX在原始服务器或FCGI服务器关闭时传递缓存的内容。

此示例配置意味着当NGINX收到来自上游服务器的错误、超时和指定的任何错误，并且在缓存内容中具有请求文件的陈旧版本时，它会传递陈旧的文件。

proxy_cache_use_stale error timeout http_500;
Enable Serving of Stale Data

另一个用于微调FCGI缓存性能的有用指令是fastcgi_cache_background_update，它与proxy_cache_use_stale指令配合使用。当设置为开启时，它指示NGINX在客户端请求过期的文件或正在从上游服务器更新的文件时提供陈旧内容。

fastcgi_cache_background_update on;
Enable Cache Background Update

fastcgi_cache_lock也非常有用，用于缓存性能微调，如果多个客户端请求不在缓存中的相同内容，NGINX将仅将第一个请求转发到上游服务器，缓存响应，然后从缓存中为其他客户端请求提供服务。

fastcgi_cache_lock on;
Enable Cache Lock

在NGINX配置文件中进行所有上述更改后，保存并关闭文件。然后在重新启动NGINX服务之前检查配置结构是否存在语法错误。

# nginx -t
# systemctl restart nginx
Check and Start Nginx Service

接下来，测试缓存是否正常运行，尝试使用以下curl命令访问您的Web应用程序或站点（第一次应显示MISS，但随后的请求应显示HIT，如截图所示）。

# curl -I http://testapp.tecmint.com
Test FastCGI Cache

这里是另一个截图显示NGINX提供陈旧数据。

Test Nginx Serving Stale Data

添加例外以绕过缓存

可以设置条件，使NGINX在某些情况下不向客户端发送缓存响应，可以使用fastcgi_cache_bypass指令。同时，可以通过fastcgi_no_cache指令指示NGINX完全不缓存来自上游服务器的响应。

例如，如果您希望POST请求和带查询字符串的URL始终发往PHP。首先，声明一个if语句来设置条件如下。

set $skip_cache 0; 
if ($request_method = POST) { 
	set $skip_cache 1; 
}

然后，在将PHP请求传递给PHP-FPM的location指令中激活上述异常，使用fastcgi_cache_bypass和fastcgi_no_cache指令。

 
fastcgi_cache_bypass $skip_cache; 
fastcgi_no_cache $skip_cache;

您网站的其他部分可能也不希望启用内容缓存。下面是一个用于提高WordPress站点性能的NGINX配置示例，可在nginx.com博客上找到。

要使用该配置，请根据环境中存在的内容（如域名、路径、文件名等）进行更改。

fastcgi_cache_path /var/run/NGINX-cache levels=1:2 keys_zone=WORDPRESS:100m inactive=60m; 
fastcgi_cache_key "$scheme$request_method$host$request_uri"; 
server { 
	server_name example.com www.example.com; 
	root /var/www/example.com; 
	index index.php; 
	access_log /var/log/NGINX/example.com.access.log; 
	error_log /var/log/NGINX/example.com.error.log; 
	set $skip_cache 0; 
	# POST requests and URLs with a query string should always go to PHP 	
	if ($request_method = POST) { 
		set $skip_cache 1; 
	} 
	if ($query_string != "") {
		set $skip_cache 1; 
	} 
	# Don't cache URIs containing the following segments 
	if ($request_uri ~* "/wp-admin/|/xmlrpc.php|wp-.*.php|/feed/|index.php |sitemap(_index)?.xml") { 
		set $skip_cache 1; 
	} 
	# Don't use the cache for logged-in users or recent commenters 
	if ($http_cookie ~* "comment_author|wordpress_[a-f0-9]+|wp-postpass |wordpress_no_cache|wordpress_logged_in") {
		set $skip_cache 1; 
	} 
	location / { 
		try_files $uri $uri/ /index.php?$args; 
	} 
	location ~ .php$ { 
		try_files $uri /index.php; 
		include fastcgi_params; 
		fastcgi_pass unix:/var/run/php5-fpm.sock; 
		fastcgi_cache_bypass $skip_cache; 
		fastcgi_no_cache $skip_cache; 
		fastcgi_cache WORDPRESS; 
		fastcgi_cache_valid 60m; 
	} 
	location ~ /purge(/.*) {
		fastcgi_cache_purge WORDPRESS "$scheme$request_method$host$1"; 
	} 
	location ~* ^.+.(ogg|ogv|svg|svgz|eot|otf|woff|mp4|ttf|css|rss|atom|js|jpg|jpeg |gif|png|ico|zip|tgz|gz|rar|bz2|doc|xls|exe|ppt|tar|mid|midi |wav|bmp|rtf)$ { 
		access_log off; 
		log_not_found off; 
		expires max; 
	} 
	location = /robots.txt { 
		access_log off; 
		log_not_found off; 
	}
	location ~ /. { 
		deny all; 
		access_log off; 
		log_not_found off; 
	} 
}

在NGINX中启用代理缓存

NGINX还支持对其他代理服务器（由proxy_pass指令定义）的响应进行缓存。在本测试案例中，我们将NGINX作为Node.js Web应用程序的反向代理，因此我们将启用NGINX作为Node.js应用程序的缓存。这里使用的所有配置指令与前一节中的FastCGI指令具有类似的意义，因此我们不会再次解释它们

要启用对代理服务器响应的缓存，请在顶级http{}上下文中包含proxy_cache_path指令。要指定如何缓存请求，您还可以添加proxy_cache_key指令，如下所示。

proxy_cache_path /var/cache/nginx app1 keys_zone=PROXYCACHE:100m inactive=60m max_size=500m;
proxy_cache_key  "$scheme$request_method$host$request_uri";
add_header X-Cache-Status $upstream_cache_status;
proxy_cache_min_uses 3;

接下来，在location指令中激活缓存。

location / {
	proxy_pass http://127.0.0.1:3000;
	proxy_cache        PROXYCACHE;
	proxy_cache_valid 200 302 10m;
	proxy_cache_valid 404      1m;
}

要定义NGINX不发送缓存内容并且根本不从上游服务器缓存响应的条件，请包含proxy_cache_bypass和proxy_no_cache。

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

微调代理缓存性能

以下指令对于微调代理缓存的性能很有用。它们与FastCGI指令的含义相同。

proxy_cache_min_uses 3;
proxy_cache_revalidate on;
proxy_cache_use_stale error timeout updating http_500;
proxy_cache_background_update on;
proxy_cache_lock on;

有关更多信息和缓存配置指令，请参阅两个主要模块ngx_http_fastcgi_module和ngx_http_proxy_module的文档。

额外资源：NGINX内容缓存和提高WordPress性能的提示。

Source:
https://www.tecmint.com/cache-content-with-nginx/