如何在 NGINX 中缓存内容

NGINX 是一款整合的开源高性能 Web 服务器，可加速内容和应用程序交付、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。

另请阅读：适用于 Linux 的 10 个顶级开源缓存工具

您可以使用 NGINX 通过将其配置为缓存来自上游服务器的响应来加速本地源服务器，还可以为内容交付网络 (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。
通过微缓存提高动态内容性能。
提供过时的内容，同时在后台重新验证以获得更好的性能。
覆盖或设置缓存控制标头等等。

在本文中，您将了解如何在 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：

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

如何在 CentOS 8 上安装 Nginx
如何在 CentOS 7 上安装 Nginx

在 Nginx 上缓存静态内容

静态内容是指跨页面保持相同（不改变）的网站内容。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，其中浏览器存储静态内容的副本以加快访问速度。

以下示例配置是一个不错的选择，只需将 www.example.com 替换为您的网站名称的 URL，并根据需要修改其他路径名即可。

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基于磁盘的持久缓存。因此，首先创建本地磁盘目录来存储缓存内容。
# mkdir -p /var/cache/nginx

接下来，在缓存目录上设置适当的所有权。它应由 NGINX 用户 (nginx) 和组 (nginx) 拥有，如下所示。

chown nginx:nginx /var/cache/nginx

现在，在下面的部分中进一步了解如何在 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，用于将交互式应用程序（例如PHP）与Web服务器（例如NGINX）连接起来强>。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，网络服务器必须为每个客户端的服务请求打开一个新进程（必须控制该进程，处理请求，然后关闭）。

要在 LEMP 堆栈部署中处理 PHP 脚本，NGINX 使用 FPM (FastCGI Process Manager) 或 PHP-FPM，一种流行的 PHP FastCGI 替代实现。一旦 PHP-FPM 进程运行，NGINX 将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 后端应用服务器的响应。

在 NGINX 下，FastCGI 内容缓存是使用顶级 http{} 中名为 fastcgi_cache_path 的指令声明的上下文，在 NGINX 配置结构中。您还可以添加 fastcgi_cache_key ，它定义用于缓存的键（请求标识符）。
此外，要读取上游缓存状态，请在 http{} 上下文中添加 add_header X-Cache-Status 指令 - 这对于调试目的非常有用。
假设您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;
fastcgi_cache_path 指令指定参数的数量，其中：
/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下设置两级目录层次结构。
keys_zone (name:size) – 允许创建共享内存区域，其中存储所有活动密钥和有关数据（元）的信息。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，而无需检查磁盘上的状态。
非活动 – 指定一段时间后，在指定时间内未访问的缓存数据将从缓存中删除，无论其新鲜度如何。在我们的示例配置中，值 60m 意味着 60 之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（请阅读 NGINX 文档以获取更多信息）。
fastcgi_cache_key 指令中的变量如下所述。
NGINX 使用它们来计算请求的密钥（标识符）。重要的是，要将缓存的响应发送到客户端，请求必须具有与缓存的响应相同的密钥。
$scheme – 请求方案，HTTP 或 HTTPS。
$request_method – 请求方法，通常为“GET”或“POST”。
$host – 这可以是请求行中的主机名，或“Host”请求标头字段中的主机名，或与请求匹配的服务器名称，按优先顺序排列。
$request_uri – 表示完整的原始请求 URI（带参数）。
另外，add_header X-Cache-Status指令中的$upstream_cache_status变量是针对NGINX响应的每个请求计算的，无论它是MISS >（在缓存中未找到响应，从应用程序服务器获取）或 HIT（从缓存提供的响应）或任何其他支持的值。
接下来，在将 PHP 请求传递给 PHP-FPM 的 location 指令中，使用 fastcgi_cache 指令激活您刚刚在上面定义的缓存。
还可以使用 fastcgi_cache_valid 指令设置不同响应的缓存时间，如下所示。
fastcgi_cache CACHEZONE; fastcgi_cache_valid 60m;

如果像我们的例子一样只指定缓存时间，则仅缓存 200、301 和 302 响应。但您也可以显式指定响应或使用任何响应（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;
微调 Nginx 上的 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请求的最少次数，请在 http{} 或 中包含 fastcgi_cache_min_uses 指令>服务器{} 或位置{} 上下文。
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，请添加 fastcgi_cache_revalidate 指令，位于 http{} 或 server{} 或 location{} 上下文中。
fastcgi_cache_revalidate on;
您还可以使用 location 指令中的 proxy_cache_use_stale 指令指示 NGINX 在源服务器或 FCGI 服务器关闭时传送缓存内容。
此示例配置意味着，当 NGINX 从上游服务器接收到错误、超时和任何指定错误，并且缓存内容中所请求文件的版本已过时时，它会传递过时文件。
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，它与 proxy_cache_use_stale 指令结合使用。当设置为打开时，当客户端请求过期或正在从上游服务器更新的文件时，它指示 NGINX 提供过时的内容。
fastcgi_cache_background_update on;
fastcgi_cache_lock 也很有用，对于缓存性能微调来说，如果多个客户端请求缓存中没有的相同内容，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服务其他客户端请求。
fastcgi_cache_lock on;
在 NGINX 配置文件中进行所有上述更改后，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有任何语法错误。
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（第一次应指示MISS，但后续请求应指示HIT） 如屏幕截图所示）。
curl -I http://testapp.linux-console.net
这是另一个屏幕截图，显示 NGINX 提供过时的数据。
添加例外以绕过缓存
可以使用 fastcgi_cache_bypass 指令设置 NGINX 不向客户端发送缓存响应的条件。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，如果您希望带有查询字符串的 POST 请求和 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 fastcgi_cache_bypass 和 fastcgi_no_cache 在将 PHP 请求传递到 PHP-FPM 的 location 指令中激活上述异常> 指令。
fastcgi_cache_bypass $skip_cache; fastcgi_no_cache $skip_cache;
您网站的许多其他部分可能不希望启用内容缓存。以下是 nginx.com 博客上提供的用于提高 WordPress 网站性能的 NGINX 配置示例。
要使用它，请进行更改（例如域、路径、文件名等）以反映您的环境中存在的内容。
fastcgi_cache_path /var/run/NGINX-cache levels=1:2 keys_zone=WORDPRESS:100m inactive=60m; fastcgi_cache_key "$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，我们使用 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上一节中的 FastCGI 指令具有相似的含义，因此我们不再解释它们。
要启用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，激活位置指令中的缓存。
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。它们也与 FastCGI 指令具有相同的含义。
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。