一、web缓存代理

web代理的工作机制

代理服务器是一个位于客户端和原始（资源）服务器之间的服务器，为了从原始服务器取得内容，客户端向代理服务器发送一个请求，并指定目标原始服务器，然后代理服务器向原始服务器转交请求，并将获得的内容返回给客户端。
缓存可作为性能优化的一个重要手段，可以极大减轻后端服务器的负载。通常对于静态资源，即较少经常更新的资源，如图片、css或js等进行缓存，从而在每次刷新浏览器的时候，不用重新请求，而是从缓存里面读取，这样就可以减轻服务器的压力。

 代理服务器主要作用

• 资源获取：代替客户端实现从原始服务器的资源获取；
• 加速访问：代理服务器可能离原始服务器更近，从而起到一定的加速作用；
• 缓存作用：代理服务器保存从原始服务器所获取的资源，从而实现客户端快速的获取；
• 隐藏真实地址：代理服务器代替客户端去获取原始服务器资源，从而隐藏客户端真实信息。
   

常用的代理服务器

• 本地实现：squid、nginx、varnish
• 云环境远端实现：CDN
• 数据库缓存代理：Redis、Memcached

搭建web缓存代理

1、在三台服务器上部署nginx

• 192.168.10.101
• 192.168.10.103
• 192.168.10.109

初始化

 systemctl disable --now firewalld
 setenforce 0
 vim /etc/selinux/config

下载nginx的yum源安装 

[root@localhost ~]# cd /etc/yum.repos.d
[root@localhost yum.repos.d]# ls
local.repo  repos.bak
[root@localhost yum.repos.d]# ls
local.repo  nginx.repo  repos.bak
[root@localhost yum.repos.d]# yum install -y nginx

2、在后端原始服务器上创建测试页面

在192.168.10.103上创建测试页面

在192.168.10.109上创建测试页面

3、完成nginx服务器配置修改

先关闭两台测试机的长连接并重启服务

vim /etc/nginx/nginx.conf

systemctl restart nginx

 创建数据缓存目录

 mkdir /data/nginx/cache -p
 chown nginx:nginx /data/nginx/cache/

开启nginx缓存配置

vim /etc/nginx/nginx.conf

proxy_cache_path /data/nginx/cache levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=10g inactive=60m use_temp_path=off;

/data/nginx/cache：

这是缓存文件在文件系统中的存储路径。NGINX 将在该目录下存储缓存文件。

levels=1:2：

1:2 表示缓存文件将分两级目录存储。第一层有一个字符，第二层有两个字符。这种结构可以避免单个目录下文件过多的问题，提高文件查找效率。

keys_zone=my_cache:10m：

这定义了缓存区域的名称和大小。my_cache 是缓存区域的名称，用于在其他指令中引用该缓存。
10m 表示分配给该缓存区域的内存大小为10MB。NGINX 在内存中保存缓存项的元数据（如缓存键和过期时间），实际的缓存内容存储在磁盘上。

max_size=10g：

这定义了缓存的最大磁盘空间为10GB。当缓存达到这个大小时，NGINX 会自动删除最老的缓存项以腾出空间。

inactive=60m：

这定义了缓存项的非活动时间。60m 表示如果缓存项在60分钟内未被访问，则会被删除。
这个参数帮助清理长期不使用的缓存项。

use_temp_path=off：

这指示 NGINX 在写入缓存文件时，直接写入目标目录，而不使用临时目录。设置为 off 可以提高性能，因为省去了临时目录到目标目录的文件移动操作。

继续在nginx.conf中加入配置，定义一个上游服务器组

修改default.conf文件

vim /etc/nginx/conf.d/default.conf 

systemctl restart nginx

配置项解释：

1、proxy_cache my_cache:

该指令启用了名为 my_cache 的缓存区域。这个缓存区域在 proxy_cache_path 指令中定义。

2、proxy_cache_valid 200 60m:

该指令设置缓存时间。具体来说，它指定了 HTTP 200 响应（成功响应）的缓存时间为60分钟。

3、proxy_cache_key $request_uri:

该指令定义缓存键，用于确定缓存条目的唯一标识。

4、add_header Nginx-Cache-Status $upstream_cache_status:

该指令添加一个自定义 HTTP 头部 Nginx-Cache-Status，其值为 $upstream_cache_status。

$upstream_cache_status 是一个内置变量，用于指示缓存状态。它可以是以下值之一：

• MISS：请求没有命中缓存。
• BYPASS：缓存被绕过。
• EXPIRED：缓存条目已过期，需要重新获取。
• STALE：使用陈旧的缓存条目。
• UPDATING：缓存条目正在更新。
• REVALIDATED：缓存条目被重新验证。
• HIT：请求命中缓存。

5、proxy_pass http://webservers

该指令将请求代理到上游服务器组 webservers。

webservers 已经在上述 upstream 块中定义

4、验证

在访问之前cache缓存中没有文件

cd /data/nginx/cache
ls

在网页中进行访问

第一次访问没有命中，会在缓存区生成缓存文件，之后继续访问即可直接命中 

总结：

Web缓存代理
作用：存储一些之前给访问过的，且可能要被再次访问的静态网页资源对象，使客户端可以直接从缓存代理服务器获取资源，从而减少上游源服务器的负载压力，加快网站的整体访问速度。
      代理服务器还可以代替客户端去获取源服务器的资源，从而隐藏客户端的真实地址。


常见的Web缓存代理应用：本地实现 Nginx  Squid  Varnish
                       云环境远端实现  CDN

数据库缓存代理：Redis  Memcached


Nginx 配置 缓存代理
http {
    ......
    proxy_cache_path  /data/nginx/cache  levels=1:2   keys_zone=my_cache:10m       max_size=10g   inactive=60m   use_temp_path=off;
#                     缓存目录           目录层级     缓存共享内存区的名称和大小   缓存数据上限   缓存失效时间   是否存放临时文件

    upstream XXXX {
	     server IP:PORT;     #定义上游源服务器的IP和端口   
		 .....
	}

    server {
	    listen  IP:PROT;
		server_name 主机名;
		location 匹配路径 {
		    proxy_cache  my_cache;                                    #指定缓存共享内存区的名称
			proxy_cache_valid  200  60m;                              #指定有效缓存的状态码  缓存时间;
			proxy_cache_key $request_uri;                             #指定缓存数据的key为请求的URL
			add_header Nginx_Cache_Status $upstream_cache_status      #添加请求头显示缓存状态
		    proxy_pass http://XXXX;                                   #设置没有命令缓存时的代理转发
			proxy_no_cache $自定义变量;                               #通过判断自定义变量是否有值来决定是否进行缓存
		}	
	}
}

二、CDN内容分发网络

CDN概述

CDN的全称是Content Delivery Network，即内容分发网络。其目的是通过在现有的Internet中增加一层新的cache(缓存)层，将网站的内容发布到最接近用户的网络“边缘”节点，使用户可以就近取得所需的内容（就近原则），提高用户访问网站的响应速度。从技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等原因，提高用户访问网站的响应速度。

 CDN优势

• CDN节点解决了跨运营商和跨地域访问的问题，访问延时大大降低；
• 大部分请求在CDN边缘节点完成，CDN起到了分流作用，减轻了源站的负载。

工作原理

将源站点（web应用服务器）的静态网页资源缓存到CDN节点上，用户请求资源时，就近返回

CDN节点上缓存的资源，而不需要每个用户的请求都从源站点获取，从而避免了网络拥塞，缓解

了源站点的压力，提高用户访问资源的速度

1、浏览器发起图片 URL请求，经过本地 DNS解析，会将域名解析权交给域名 CNAME 指向的CDN 专用 DNS 服务器。
2、CDN的DNS 服务器将 CDN的全局负载均衡设备IP 地址返回给浏览器
3、浏览器向 CDN全局负载均衡设备发起 URL 请求
4、CDN 全局负载均衡设备根据用户IP 地址，以及用户请求的 URL，选择一台用户所属区域的区域负载均衡设备，向其发起请求。
5、区域负载均衡设备会为用户选择最合适的 CDN 缓存服务器(考虑的依据包括: 服务器负载
情况，距离用户的距离等)，并返回给全局负载均衡设备.
6、全局负载均衡设备将选中的 CDN 缓存服务器IP地址返回给用户。
7、用户向 CDN 缓存服务器发起请求，缓存服务器响应用户请求，最终将用户所需要偶的内容返回给浏览器。
使用 CDN 服务的网站，只需要将域名解析权交给 CDN 服务商，接着将需要分发的内容上传到CDN，就可以实现内容加速了.

CDN的内容是如何获取到的？

1）让用户直接访问资源，如果CDN有资源则可以命中缓存并直接响应返回给用户；如果没有命中到缓存则会将请求发送给上游源站点服务器获取资源，并同步到CDN的缓存中
2）对于热点资源，可以先做缓存预热，再让用户访问资源，即可命中CND中的缓存并直接响应返回给用户