Основы веб-кэширования: терминология, HTTP-заголовки и стратегии кэширования

Decreased network costs: контент можно кэшировать в различных точках сетевого пути между потребителем контента и источником контента. Когда содержимое кэшируется ближе к потребителю, запросы не вызовут большой дополнительной сетевой активности за пределами кэша.

Improved responsiveness: кэширование позволяет быстрее извлекать контент, поскольку нет необходимости в круговом обходе всей сети. Кэши, поддерживаемые рядом с пользователем, такие как кеш браузера, могут сделать этот поиск почти мгновенным.

Increased performance on the same hardware: для сервера, на котором был создан контент, можно добиться большей производительности от того же оборудования, разрешив агрессивное кэширование. Владелец контента может использовать мощные серверы на пути доставки, чтобы принять на себя основную нагрузку на контент.

Availability of content during network interruptions: с помощью определенных политик кэширование может использоваться для предоставления контента конечным пользователям, даже если он может быть недоступен в течение коротких периодов времени с исходных серверов.

Origin server: исходный сервер - это исходное расположение содержимого. Если вы действуете как администратор веб-сервера, это компьютер, которым вы управляете. Он отвечает за обслуживание любого контента, который не может быть извлечен из кэша по маршруту запроса, и за настройку политики кэширования для всего контента.

Cache hit ratio: эффективность кеша измеряется с точки зрения коэффициента попадания в кеш или скорости попадания. Это отношение запросов, которые можно извлечь из кэша, к общему количеству выполненных запросов. Высокий коэффициент попадания в кэш означает, что большой процент контента можно было извлечь из кеша. Обычно это желаемый результат для большинства администраторов.

Freshness: Свежесть - это термин, используемый для описания того, считается ли элемент в кэше по-прежнему кандидатом для обслуживания клиента. Содержимое в кэше будет использоваться только для ответа, если оно находится в пределах времени обновления, указанного в политике кэширования.

Stale content: срок действия элементов в кэше истекает в соответствии с настройками актуальности кеша в политике кэширования. Контент с истекшим сроком действия является «устаревшим». Как правило, просроченный контент не может использоваться для ответа на запросы клиентов. С исходным сервером необходимо повторно связаться, чтобы получить новый контент или, по крайней мере, убедиться, что кэшированный контент все еще точен.

Validation: устаревшие элементы в кэше можно проверить, чтобы обновить время их истечения. Проверка включает в себя проверку на сервере происхождения, чтобы увидеть, представляет ли кэшированное содержимое самую последнюю версию элемента.

Invalidation: Недействительность - это процесс удаления содержимого из кеша до указанной даты истечения срока его действия. Это необходимо, если элемент был изменен на исходном сервере, и наличие устаревшего элемента в кэше может вызвать значительные проблемы для клиента.

Логотипы и изображения брендов

Невращающиеся изображения в целом (например, значки навигации)

Таблицы стилей

Общие файлы Javascript

Загружаемый контент

Медиа файлы

HTML-страницы

Вращающиеся изображения

Часто модифицируемые Javascript и CSS

Контент, запрошенный с помощью куки

Активы, связанные с конфиденциальными данными (банковская информация и т. Д.)

Контент, который зависит от пользователя и часто изменяется

Browser cache: сами веб-браузеры поддерживают небольшой кеш. Как правило, браузер устанавливает политику, которая диктует наиболее важные элементы для кэширования. Это может быть пользовательский контент или контент, который считается дорогим для загрузки и может быть запрошен снова.

Intermediary caching proxies: Любой сервер между клиентом и вашей инфраструктурой может по желанию кэшировать определенный контент. Эти кэши могут поддерживаться интернет-провайдерами или другими независимыми сторонами.

Reverse Cache: ваша серверная инфраструктура может реализовать собственный кеш для внутренних служб. Таким образом, контент может обслуживаться через точку контакта, а не по заданным серверам при каждом запросе.

Expires: заголовокExpires очень простой, хотя и довольно ограниченный по объему. По сути, он устанавливает время в будущем, когда срок действия контента истекает. На этом этапе любые запросы на тот же контент должны быть возвращены на исходный сервер. Этот заголовок, вероятно, лучше всего использовать только как запасной вариант.

Cache-Control: это более современная замена заголовкаExpires. Он хорошо поддерживается и реализует гораздо более гибкий дизайн. Почти во всех случаях это предпочтительнее, чемExpires, но может не помешать установить оба значения. Мы обсудим особенности параметров, которые вы можете установить с помощьюCache-Control, немного позже.

Etag: заголовокEtag используется при проверке кеша. Источник может предоставить уникальныйEtag для элемента, когда он изначально обслуживает контент. Когда кэшу необходимо проверить содержимое, которое у него есть, по истечении срока его действия, он может отправить обратноEtag, которые он имеет для содержимого. Источник либо сообщит кешу, что содержимое такое же, либо отправит обновленное содержимое (с новымEtag).

Last-Modified: этот заголовок указывает, когда в последний раз элемент был изменен. Это может использоваться как часть стратегии проверки для обеспечения свежего контента.

Content-Length: заголовокContent-Length, хотя он специально не участвует в кэшировании, важно установить при определении политик кэширования. Определенное программное обеспечение откажется кэшировать содержимое, если оно не знает заранее размер содержимого, для которого ему потребуется резервировать место.

Vary: кэш обычно использует запрошенный хост и путь к ресурсу в качестве ключа для хранения элемента кеша. ЗаголовокVary может использоваться для указания кешам обращать внимание на дополнительный заголовок при принятии решения о том, относится ли запрос к тому же элементу. Это чаще всего используется, чтобы указать кешам на ключ с помощью заголовкаAccept-Encoding, чтобы кеш знал, как различать сжатый и несжатый контент.

no-cache: эта инструкция указывает, что любой кэшированный контент должен повторно проверяться при каждом запросе перед тем, как он будет передан клиенту. По сути, это немедленно отмечает содержимое как устаревшее, но позволяет использовать методы повторной проверки, чтобы избежать повторной загрузки всего элемента снова.

no-store: эта инструкция указывает, что содержимое не может быть кэшировано каким-либо образом. Это целесообразно установить, если ответ представляет конфиденциальные данные.

public: это помечает контент как общедоступный, что означает, что он может кэшироваться браузером и любыми промежуточными кешами. Для запросов, использующих HTTP-аутентификацию, ответы по умолчанию помечаютсяprivate. Этот заголовок переопределяет этот параметр.

private: помечает содержимое какprivate. Частный контент может храниться в браузере пользователя, ноnot должны кэшироваться любыми промежуточными сторонами. Это часто используется для пользовательских данных.

max-age: этот параметр настраивает максимальный возраст, в течение которого контент может быть кэширован, прежде чем он должен будет повторно проверить или повторно загрузить контент с исходного сервера. По сути, он заменяет заголовокExpires для современного просмотра и является основой для определения свежести фрагмента контента. Эта опция принимает значение в секундах с максимальным допустимым временем обновления в один год (31536000 секунд).

s-maxage: это очень похоже на настройкуmax-age, поскольку указывает количество времени, в течение которого контент может быть кэширован. Разница в том, что эта опция применяется только к промежуточным кешам. Сочетание этого с вышеизложенным позволяет более гибко строить политику.

must-revalidate: это указывает, что информация о свежести, указанная вmax-age,s-maxage или заголовкеExpires, должна строго соблюдаться. Просроченное содержание не может быть подано ни при каких обстоятельствах. Это предотвращает использование кэшированного содержимого в случае прерывания работы сети и подобных сценариев.

proxy-revalidate: действует так же, как и вышеупомянутый параметр, но применяется только к промежуточным прокси. В этом случае браузер пользователя может потенциально использоваться для обслуживания устаревшего контента в случае прерывания сети, но промежуточные кэши не могут использоваться для этой цели.

no-transform: эта опция сообщает кешам, что им не разрешено изменять полученный контент по причинам производительности ни при каких обстоятельствах. Это означает, например, что кэш не может отправлять сжатые версии контента, которые он не получил от сжатого исходного сервера и не разрешен.

no-cache,no-store и обычное поведение кэширования, на которое указывает отсутствие

public иprivate