web系统架构及cache基础详解

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中小型公司的web系统架构

《web系统架构及cache基础详解》 image.png

缓存基础

缓存首先是个代理
程序具有局部性,时间局部性,空间局部性
key-value:
key:访问路径,URL,hash 查询速度为O1 恒定
value:web content

热点数据:

命中率:
hit/(hit+miss)
文档命中率:从文档个数进行衡量
字节命中率:从内容大小进行衡量

注意:
缓存对象:生命周期,定期清理
缓存空间耗尽:LRU(最近最少使用)
手动清理:明确不要的,但是不到生命周期的缓存
可缓存,不可缓存(用户私有数据)

两个组件衔接不流畅,加中间层(中间件)
两个组件速度不匹配,加缓存

缓存处理步骤
接收请求–>解析请求–>查询缓存–>新鲜度检测–>创建响应报文–>发送响应–>记录日志
新鲜度检测机制:
过期日期
http1.0 Expires
http1.1 兼容1.0 增加Cache-control:max-age 最大能用多长时间
有效再验证:reavlidate(条件式请求)
原始内容未改变,只响应首部,code304 Not Modified
改变 code200 正常响应
原始消失 code404 object缓存也应该删除
条件式请求首部
If-Nodified-Since 基于请求内容的时间戳做验证
If-unmodified-Since
If-Match
Etag 比较特征码
If-None-Match

http 1.1 头部信息

HTTP首部概览:

1、 Accept:告诉WEB服务器自己接受什么介质类型,*/* 表示任何类型,type/* 表示该类型下的所有子类型,type/sub-type。
2、 Accept-Charset: 浏览器申明自己接收的字符集 
Accept-Encoding: 浏览器申明自己接收的编码方法,通常指定压缩方法,是否支持压缩,支持什么压缩方法(gzip,deflate) 
Accept-Language:浏览器申明自己接收的语言 
语言跟字符集的区别:中文是语言,中文有多种字符集,比如big5,gb2312,gbk等等。
3、 Accept-Ranges:WEB服务器表明自己是否接受获取其某个实体的一部分(比如文件的一部分)的请求。bytes:表示接受,none:表示不接受。
4、 Age:当代理服务器用自己缓存的实体去响应请求时,用该头部表明该实体从产生到现在经过多长时间了。
5、 Authorization:当客户端接收到来自WEB服务器的 WWW-Authenticate 响应时,用该头部来回应自己的身份验证信息给WEB服务器。
6、 Cache-Control:
        请求:no-cache(不要缓存的实体,要求现在从WEB服务器去取) 
                   max-age:(只接受 Age 值小于 max-age 值,并且没有过期的对象) 
                   max-stale:(可以接受过去的对象,但是过期时间必须小于 max-stale 值) 
                   min-fresh:(接受其新鲜生命期大于其当前 Age 跟 min-fresh 值之和的缓存对象) 
       响应:public(可以用 Cached 内容回应任何用户) 
                  private(只能用缓存内容回应先前请求该内容的那个用户) 
                  no-cache(可以缓存,但是只有在跟WEB服务器验证了其有效后,才能返回给客户端) 
                  max-age:(本响应包含的对象的过期时间) 
                  ALL: no-store(不允许缓存)
7、 Connection:请求:close(告诉WEB服务器或者代理服务器,在完成本次请求的响应后,断开连接,不要等待本次连接的后续请求了)。 
keepalive(告诉WEB服务器或者代理服务器,在完成本次请求的响应后,保持连接,等待本次连接的后续请求)。 
响应:close(连接已经关闭)。 
keepalive(连接保持着,在等待本次连接的后续请求)。 
Keep-Alive:如果浏览器请求保持连接,则该头部表明希望 WEB 服务器保持连接多长时间(秒)。例如:Keep-Alive:300
8、 Content-Encoding:WEB服务器表明自己使用了什么压缩方法(gzip,deflate)压缩响应中的对象。例如:Content-Encoding:gzip
9、Content-Language:WEB 服务器告诉浏览器自己响应的对象的语言。
10、Content-Length: WEB 服务器告诉浏览器自己响应的对象的长度。例如:Content-Length: 26012
11、Content-Range: WEB 服务器表明该响应包含的部分对象为整个对象的哪个部分。例如:Content-Range: bytes 21010-47021/47022
12、Content-Type: WEB 服务器告诉浏览器自己响应的对象的类型。例如:Content-Type:application/xml
13、ETag:就是一个对象(比如URL)的标志值,就一个对象而言,比如一个 html 文件,如果被修改了,其 Etag 也会别修改,所以ETag 的作用跟 Last-Modified 的作用差不多,主要供 WEB 服务器判断一个对象是否改变了。比如前一次请求某个 html 文件时,获得了其 ETag,当这次又请求这个文件时,浏览器就会把先前获得的 ETag 值发送给WEB 服务器,然后 WEB 服务器会把这个 ETag 跟该文件的当前 ETag 进行对比,然后就知道这个文件有没有改变了。
14、 Expired:WEB服务器表明该实体将在什么时候过期,对于过期了的对象,只有在跟WEB服务器验证了其有效性后,才能用来响应客户请求。是 HTTP/1.0 的头部。例如:Expires:Sat, 23 May 2009 10:02:12 GMT
15、 Host:客户端指定自己想访问的WEB服务器的域名/IP 地址和端口号。例如:Host:rss.sina.com.cn
16、 If-Match:如果对象的 ETag 没有改变,其实也就意味著对象没有改变,才执行请求的动作。
17、 If-None-Match:如果对象的 ETag 改变了,其实也就意味著对象也改变了,才执行请求的动作。
18、 If-Modified-Since:如果请求的对象在该头部指定的时间之后修改了,才执行请求的动作(比如返回对象),否则返回代码304,告诉浏览器 该对象没有修改。例如:If-Modified-Since:Thu, 10 Apr 2008 09:14:42 GMT
19、 If-Unmodified-Since:如果请求的对象在该头部指定的时间之后没修改过,才执行请求的动作(比如返回对象)。
20、 If-Range:浏览器告诉 WEB 服务器,如果我请求的对象没有改变,就把我缺少的部分给我,如果对象改变了,就把整个对象给我。浏览器通过发送请求对象的 ETag 或者 自己所知道的最后修改时间给 WEB 服务器,让其判断对象是否改变了。总是跟 Range 头部一起使用。
21、 Last-Modified:WEB 服务器认为对象的最后修改时间,比如文件的最后修改时间,动态页面的最后产生时间等等。例如:Last-Modified:Tue, 06 May 2008 02:42:43 GMT
22、 Location:WEB 服务器告诉浏览器,试图访问的对象已经被移到别的位置了,到该头部指定的位置去取。例如:Location:http://i0.sinaimg.cn/dy/deco/2008/0528/sinahome_0803_ws_005_text_0.gif
23、 Pramga:主要使用 Pramga: no-cache,相当于 Cache-Control: no-cache。例如:Pragma:no-cache
24、 Proxy-Authenticate: 代理服务器响应浏览器,要求其提供代理身份验证信息。Proxy-Authorization:浏览器响应代理服务器的身份验证请求,提供自己的身份信息。
25、 Range:浏览器(比如 Flashget 多线程下载时)告诉 WEB 服务器自己想取对象的哪部分。例如:Range: bytes=1173546-
26、 Referer:浏览器向 WEB 服务器表明自己是从哪个 网页/URL 获得/点击 当前请求中的网址/URL。例如:Referer:http://www.sina.com/
27、 Server: WEB 服务器表明自己是什么软件及版本等信息。例如:Server:Apache/2.0.61 (Unix)
28、 User-Agent: 浏览器表明自己的身份(是哪种浏览器)。例如:User-Agent:Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 5.1; zh-CN; rv:1.8.1.14) Gecko/20080404 Firefox/2、0、0、14
29、 Transfer-Encoding: WEB 服务器表明自己对本响应消息体(不是消息体里面的对象)作了怎样的编码,比如是否分块(chunked)。例如:Transfer-Encoding: chunked
30、 Vary: WEB服务器用该头部的内容告诉 Cache 服务器,在什么条件下才能用本响应所返回的对象响应后续的请求。假如源WEB服务器在接到第一个请求消息时,其响应消息的头部为:Content- Encoding: gzip; Vary: Content-Encoding那么 Cache 服务器会分析后续请求消息的头部,检查其 Accept-Encoding,是否跟先前响应的 Vary 头部值一致,即是否使用相同的内容编码方法,这样就可以防止 Cache 服务器用自己 Cache 里面压缩后的实体响应给不具备解压能力的浏览器。例如:Vary:Accept-Encoding
31、 Via: 列出从客户端到 OCS 或者相反方向的响应经过了哪些代理服务器,他们用什么协议(和版本)发送的请求。当客户端请求到达第一个代理服务器时,该服务器会在自己发出的请求里面添 加 Via 头部,并填上自己的相关信息,当下一个代理服务器收到第一个代理服务器的请求时,会在自己发出的请求里面复制前一个代理服务器的请求的Via 头部,并把自己的相关信息加到后面,以此类推,当 OCS 收到最后一个代理服务器的请求时,检查 Via 头部,就知道该请求所经过的路由。例如:Via:1.0 236.D0707195.sina.com.cn:80 (squid/2.6.STABLE13)

Http Expired

《web系统架构及cache基础详解》 Http Expired

最好的缓存机制

过期时间+条件式请求

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常见的缓存服务器开源解决方案

  varnish,squid (类似于nginx--->apache)

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前端haproxy 后端 varnish 采用URI调度算法

    原文作者:请叫我大宝贝
    原文地址: https://www.jianshu.com/p/0ae4de1893dc
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