如何在 NGINX 中缓存内容
NGINX是一个整合的开源高性能 Web 服务器，可加快内容和应用程序的交付速度、增强安全性并提高可扩展性。Nginx 最常见的用例之一是内容缓存，这是提高网站性能的最有效方法。
另请参阅：Linux 上的十大开源缓存工具
您可以使用NGINX加速本地源服务器，方法是将其配置为缓存上游服务器的响应，还可以为内容分发网络 ( CDN ) 创建边缘服务器。NGINX 为一些最大的 CDN 提供支持。
当配置为缓存时，NGINX 将：
- 缓存静态和动态内容。
- 使用微缓存提高动态内容的性能。
- 为了获得更好的性能，在后台重新验证时提供陈旧的内容。
- 覆盖或设置 Cache-Control 标头等等。
在本文中，您将学习如何将NGINX配置为Linux 中的内容缓存，以使您的 Web 服务器尽可能高效地运行。
先决条件：
您应该已经在 Linux 服务器上安装了NGINX，如果没有，请按照以下指南安装 Nginx：
在 Nginx 上缓存静态内容
静态内容是网站中跨页面保持不变（不会发生变化）的内容。静态内容的示例包括图像、视频、文档等文件；CSS 文件和 JavaScript 文件。
如果您的网站使用大量静态内容，那么您可以通过启用客户端缓存来优化其性能，浏览器会在客户端缓存中存储静态内容的副本以便更快地访问。
以下示例配置很好，只需将其替换www.example.com为您的网站名称的 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，在缓存目录上设置适当的所有权。它应该由NGINX用户 ( nginx ) 和组 ( nginx ) 拥有，如下所示。
# chown nginx:nginx /var/cache/nginx
现在继续阅读以下部分，了解如何在 Nginx 上启用动态内容。
在 NGINX 中启用 FastCGI 缓存
FastCGI（或FCGI ）是一种广泛使用的协议，用于将PHP等交互式应用程序与NGINX等 Web 服务器进行交互。它是CGI（通用网关接口）的扩展。
FCGI的主要优点是它可以在单个进程中管理多个 CGI 请求。如果没有它，Web 服务器必须为每个客户端的服务请求打开一个新进程（必须对其进行控制、处理请求并关闭）。
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，这是一种流行的替代 PHP FastCGI 实现。一旦PHP-FPM进程运行，NGINX就会配置为将请求代理给它进行处理。因此，NGINX 还可以配置为缓存来自PHP-FPM后端应用程序服务器的响应。
在NGINX下，FastCGI内容缓存是使用NGINX 配置结构中fastcgi_cache_path顶层上下文中调用的指令声明的。您还可以添加定义缓存密钥（请求标识符）的。http{}fastcgi_cache_key
此外，要读取上游缓存状态，请在上下文中添加add_header X-Cache-Statushttp{}指令- 这对于调试目的很有用。
假设您的站点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 及其衍生产品下），打开编辑文件并在文件顶部添加以下几行。
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;
该fastcgi_cache_path指令指定了参数的数量：
- /var/cache/nginx – 缓存的本地磁盘目录的路径。
- levels – 定义缓存的层次结构级别，它在/var/cache/nginx下设置了两级目录层次结构。
- keys_zone (name:size) – 允许创建一个共享内存区域，其中存储所有活动密钥和有关数据 (元数据) 的信息。请注意，将密钥存储在内存中可以加快检查过程，因为这样 NGINX 可以更轻松地确定它是 MISS还是HIT ，而无需检查磁盘上的状态。
- inactive – 指定在指定时间内未访问的缓存数据将从缓存中删除的时间量，无论其新鲜度如何。在我们的示例配置中， 60m的值意味着 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。这里还有更多参数可供使用（有关更多信息，请参阅 NGINX 文档）。
该指令中的变量fastcgi_cache_key如下所述。
NGINX 使用它们来计算请求的密钥（标识符）。重要的是，要将缓存响应发送到客户端，请求必须具有与缓存响应相同的密钥。
- $scheme – 请求方案，HTTP 或 HTTPS。
- $request_method – 请求方法，通常为“ GET ”或“ POST ”。
- $host – 可以是来自请求行的主机名，也可以是来自“ Host ”请求头字段的主机名，或者与请求匹配的服务器名称（按优先顺序）。
- $request_uri – 表示完整的原始请求 URI（带有参数）。
此外，add_header X-Cache-Status$upstream_cache_status指令中的变量会针对 NGINX 响应的每个请求进行计算，无论是MISS（在缓存中未找到响应，从应用程序服务器获取）还是HIT（从缓存提供的响应）或任何其他支持的值。
接下来，在location将 PHP 请求传递给PHP-FPM的指令中，使用fastcgi_cache指令来激活您刚刚在上面定义的缓存。
fastcgi_cache_valid还可以使用如图所示的指令为不同的响应设置缓存时间。
fastcgi_cache CACHEZONE; fastcgi_cache_valid 60m;
如果像我们的情况一样仅指定缓存时间，则只会缓存200、301和302响应。但您也可以明确指定响应或使用任何（对于任何响应代码）：
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
要设置在缓存响应之前必须发出具有相同密钥的最少请求次数，请fastcgi_cache_min_uses在http{}或server{}或location{}上下文中包含该指令。
fastcgi_cache_min_uses 3
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，请fastcgi_cache_revalidate在http{}或server{}或location{}上下文中添加指令。
fastcgi_cache_revalidate on;
您还可以使用位置指令中的指令指示NGINX在原始服务器或 FCGI 服务器关闭时提供缓存内容。proxy_cache_use_stale
此示例配置意味着当NGINX从上游服务器收到错误、超时和任何指定的错误，并且在缓存内容中具有所请求文件的过时版本时，它会传递过时的文件。
proxy_cache_use_stale error timeout http_500;
另一个用于微调 FCGI 缓存性能的有用指令是fastcgi_cache_background_update与该指令配合使用的proxy_cache_use_stale。设置为开启时，它会指示 NGINX 在客户端请求已过期或正在从上游服务器更新的文件时提供过时的内容。
fastcgi_cache_background_update on;
这fastcgi_cache_lock对于缓存性能微调也很有用，如果多个客户端请求缓存中没有的相同内容，NGINX 将只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;
在NGINX配置文件中进行上述所有更改后，保存并关闭它。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
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 应用程序或网站（第一次应该指示MISS，但后续请求应该指示HIT，如屏幕截图所示）。
# curl -I http://testapp.example.com
下面是另一个显示 NGINX 提供陈旧数据的屏幕截图。
添加绕过缓存的例外情况
可以使用指令设置NGINX不应向客户端发送缓存响应的条件fastcgi_cache_bypass。要指示 NGINX 根本不缓存来自上游服务器的响应，请使用fastcgi_no_cache。
例如，如果您希望POST请求和带有查询字符串的 URL 始终转到 PHP。首先，声明一个 if 语句来设置条件，如下所示。
set $skip_cache 0;
if ($request_method = POST) {
set $skip_cache 1;
}
然后使用和指令location在将 PHP 请求传递给PHP-FPM 的指令中激活上述异常。fastcgi_cache_bypassfastcgi_no_cache
fastcgi_cache_bypass $skip_cache; fastcgi_no_cache $skip_cache;
您可能不想为网站的许多其他部分启用内容缓存。以下是nginx.com博客上提供的用于提高 WordPress 网站性能的 NGINX 配置示例。
要使用它，请进行更改（例如域、路径、文件名等）以反映您的环境中存在的内容。
fastcgi_cache_path /var/run/NGINX-cache levels=1:2 keys_zone=WORDPRESS:100m inactive=60m;
fastcgi_cache_key "$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还支持缓存来自其他代理服务器的响应（由proxy_pass指令定义）。对于此测试用例，我们将NGINX 用作 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。此处使用的所有配置指令与上一节中的 FastCGI 指令含义相似，因此我们不再解释它们。
要启用代理服务器响应的缓存，请将proxy_cache_path指令包含在顶级上下文中http{}。要指定如何缓存请求，您还可以proxy_cache_key按如下方式添加指令。
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，在位置指令中激活缓存。
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缓存来自上游服务器的响应的条件，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。它们的含义与 FastCGI 指令相同。
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。
其他资源：NGINX 内容缓存和提高 WordPress 性能的技巧。