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关于 web缓存优化的若干问题和技巧(4)

关键词:web缓存优化  阅读(1897) 赞(35)

[摘要]这是一篇知识性的文档,主要目的是为了让Web缓存相关概念更容易被开发者理解并应用于实际的应用环境中。本文主要谈谈一些关于 web缓存优化的若干问题和技巧,详细看完必将收益良多!

服务器网页缓存的深入分析
2008-03-19 15:23

Expires、 Cache-Control、Last-Modified、ETag是RFC 2616(HTTP/1.1)协议中和网页缓存相关的几个字段。前两个用来控制缓存的失效日期,后两个用来验证网页的有效性。要注意的是, HTTP/1.0有一个功能比较弱的缓存控制机制:Pragma,使用HTTP/1.0的缓存将忽略Expires和Cache-Control头。我们这里以Apache2.0服务器为例,只讨论HTTP/1.1协议。Expires

Expires字段声明了一个网页或URL地址不再被浏览器缓存的时间,一旦超过了这个时间,浏览器都应该联系原始服务器。RFC告诉我们:“由于推断的失效时间也许会降低语义透明度,应该被谨慎使用,同时我们鼓励原始服务器尽可能提供确切的失效时间。”

对于一般的纯静态页面,如html、gif、jpg、css、js,默认安装的Apache服务器,不会在响应头添加这个字段。Firefox浏览器接受到相应后,如果发现没有Expires字段,浏览器根据文件的类型和“Last-Modified”字段来推断出一个合适的失效时间,并存储在客户端。推测出的时间一般是接受到响应时间后的三天左右。

Apache的expires_module模块可以在Http响应头部自动加上Expires字段。在Apache的httpd.conf文件中进行如下配置:

#启用expires_module模块
LoadModule expires_module modules/mod_expires.so
# 启用有效期控制
ExpiresActive On
# GIF有效期为1个月
ExpiresByType image/gif A2592000
# HTML文档的有效期是最后修改时刻后的一星期
ExpiresByType text/html M604800
#以下的含义类似
ExpiresByType text/css “now plus 2 month”
ExpiresByType text/js “now plus 2 day”
ExpiresByType image/jpeg “access plus 2 month”
ExpiresByType image/bmp “access plus 2 month”
ExpiresByType image/x-icon “access plus 2 month”
ExpiresByType image/png “access plus 2 month”

对于动态页面,如果在页面内部没有通过函数强制加上Expires,例如header(”Expires: ” . gmdate(”D, d M Y H:i:s”) . ” GMT”),Apache服务器会把Wed, 11 Jan 1984 05:00:00 GMT作为Expires字段内容,返回给浏览器。即认为动态页面总是失效的。而浏览器仍然会保存已经失效的动态页面。

可以发现Firefox浏览器总是缓存所有页面,不管失效、不失效还是没有声明失效时间。即使缓存中声明了一个网页的实效日期是1970-01 - 01 08:00:00,浏览器仍然会发送该文件在缓存中的Last-Modified和ETag字段。如果在服务器端验证通过,返回304状态,浏览器就还会使用此缓存。

Cache-Control

Cache-Control字段中可以声明多些元素,例如no-cache, must-revalidate, max-age=0等。这些元素用来指明页面被缓存最大时限,如何被缓存的,如何被转换到另一个不同的媒介,以及如何被存放在持久媒介中的。但是任何一个 Cache-Control指令都不能保证隐私性或者数据的安全性。“private”和“no-store”指令可以为隐私性和安全性方面提供一些帮助,但是他们并不能用于替代身

份验证和加密。

Apache的mod_cern_meta模块允许文件级Http响应头部的控制,同时它也可以配置Cache-Control头(或任何其他头)。响应头文件是放在原始目录的子目录中,根据原始文件名所命名的一个文件。具体用法请参阅Apache的官方网站。其中Cache-Control : max-age表示失效日期。如果没有启动mod_cern_meta模块,Apache服务器会把Expires字段中的日期换算成以秒为单位的一个 delta值,赋值给max-age。如果启动mod_cern_meta模块,并且配置了max-age值,Apache会将这个覆盖Expires字段。同时,max-age隐含了Canche-Control: public。这样浏览器接受到的Cache-Control : max-age和Expires值就是一致的。

如果失效日期Cache-Control : max-ag=0或者是负值,浏览器会在对应的缓存中把Expires设置为1970-01-01 08:00:00。

Last-Modified

Last-Modified和ETag是条件请求(Conditional Request)相关的两个字段。如果一个缓存收到了针对一个页面的请求,它发送一个验证请求询问服务器页面是否已经更改,在HTTP头里面带上” ETag”和”If Modify Since”头。服务器根据这些信息判断是否有更新信息,如果没有,就返回HTTP 304(NotModify);如果有更新,返回HTTP 200和更新的页面内容,并且携带新的”ETag”和”LastModified”。

使用这个机制,能够避免重复发送文件给浏览器,不过仍然会产生一个HTTP请求。

一般纯静态页面本身都会有Last-Modified信息,Apache服务器会读取页面文件中的Last-Modified信息,并添加到http响应头部。

对于动态页面,如果在页面内部没有通过函数强制加上Last-Modified,例如header(”Last-Modified: ” . gmdate(”D, d M Y H:i:s”) . ” GMT”),Apache服务器会把当前时间作为Last-Modified,返回给浏览器。

无论是纯静态页面还是动态页面,Firefox浏览器巧妙地按照接受到服务器响应的时间设置缓存页面的Last-Modified,而不是按照http响应头部中的Last-Modified字段。

ETag

既然有了Last-Modified,为什么还要用ETag字段呢?因为如果在一秒钟之内对一个文件进行两次更改,Last-Modified就会不正确。因此,HTTP/1.1利用Entity Tag头提供了更加严格的验证。

Apache服务器默认情况下,会对所有的静态、动态文件的响应头添加ETag字段。在Apache的httpd.conf文件中可以通过FileETag指令配置该选项。

FileETag指令配置了当文档是基于一个文件时用以创建 Etag(entity tag)响应头的文件的属性。在Apache 1.3.22及以前,ETag的值是对文件的索引节(INode),大小(Size)和最后修改时间(MTime)进行Hash后得到的。如果一个目录的配置包含了‘FileETag INode MTime Size’而其一个子目录包含了‘FileETag -INode’那么这个子目录的设置(并会被其下任何没有进行覆盖的子目录继承)将等价于‘FileETag MTime Size’。

在多台负载平衡的服务器环境下,同一个文件会有不同的etag或者文件修改日期,浏览器每次都会重新下载。设置‘FileETag None’可以使响应头不再包含ETag字段。

三种典型web服务器Header设置内容过期方法

一、Internet 信息服务 (IIS)的内容过期设置

如果IIS 网站中有时间敏感信息,可以配置设置来保证过期信息不被代理服务器或 Web 浏览器缓存。可以配置网站内容,使之在任

何的时间自动过期。当启用内容过期时,Web 浏览器将比较当前日期和截止日期,以便决定是显示缓存页还是从服务器请求更新的页

。Microsoft ASP.NET 这样的服务器端技术可用于动态更改提供的内容。通常,时间敏感信息只限于单个文件、目录或网站;不过,您也可以为某台计算机上的所有网站设置内容过期。

必须是本地计算机上 Administrators 组的成员或者必须被委派了相应的权限,才能执行下列步骤。作为安全性的最佳操作,请使用不属于 Administrators 组的帐户登录计算机,然后使用运行方式命令以管理员身份运行 IIS管理器

在命令提示符下,键入 runas /user:administrative_accountname “mmc %systemroot%\system32\inetsrv\iis.msc”。

设置网站内容的过期时间
1. 在 IIS 管理器中,展开本地计算机;右键单击要设置内容过期的网站、虚拟目录或文件,然后单击“属性”。
2. 单击“HTTP 头”选项卡。
3. 选中“启用内容过期”复选框。
4. 单击“立即过期”、“此时间段后过期”或“过期时间”,然后在对应的框中输入所需的过期信息。
5. 单击“确定”。

二、APACHE服务的内容过期设置

Apache配置摘录及解释
i. 过期相关设置
LoadModule headers_module modules/mod_headers.so
#Load 修改header的模块。
LoadModule expires_module modules/mod_expires.so
#Load 设定过期header的模块。
Header append Via: CCN-BJ-4-502
#增加一个Via header,值配置成设备的hostname。
KeepAliveTimeout 60
#设置连接的保持时间为60秒。
ExpiresActive On
#启用过期header功能。
ExpiresDefault A604800
#缺省过期时间为“访问后的604800秒”

<Directory /data/download>
Options FollowSymLinks
AllowOverride None
Order allow,deny
Allow from all
ExpiresByType text/html A300
#text/html类型文件的过期设置为“访问后的300秒”
ExpiresByType text/css A259200
#text/css类型文件的过期设置为“访问后的259200秒”
ExpiresByType application/x-javascript A300
# application/x-javascript类型文件的过期设置为“访问后的300秒”
ExpiresByType image/gif A2592000
#image/gif类型文件的过期设置为“访问后的2592000秒”

ExpiresByType application/x-shockwave-flash A2592000

# application/x-shockwave-flash类型文件的过期设置为“访问后的2592000秒”

</Directory>
上述配置文件中load的两个模块:mod_headers.so 和mod_expires.so 可以让Apache具有对header的一些定制功能。
ExpiresByType:     表示按照文件类型-MIME-TYPE设定过期策略;
A300: 表示在Access后300秒后过期;
ExpiresByType text/css A2592000:    表示Mime type是text/css的文件,在Access后2592000秒过期。
ExpiresDefault A604800: 表示除了单独制定的文件类型等过期策略外的其他内容,按照这个缺省的策略设定:访问后604800秒过期。
上面的方法可以实现根据web发布的不同文件类型,针对不同的发布目录进行过期策略设置。在按照如上方法设置后,Apache会自动的产生两个相关的http header,举例如下:
HTTP/1.1 200 OK
Date: Tue, 27 Mar 2007 17:44:21 GMT
Server: Apache/2.0.54 (Unix)
Last-Modified: Thu, 25 Jan 2007 07:45:45 GMT
ETag: “72df3a-93-99499c40”
Accept-Ranges: bytes
Content-Length: 147
Cache-Control: max-age=2592000
Expires: Thu, 26 Apr 2007 17:44:21 GMT
Via: CCN-BJ-4-575
Keep-Alive: timeout=60, max=100
Connection: Keep-Alive
Content-Type: image/gif

Length: 147 [image/gif]
其中:Date + Max-age = Expires. Max-age是个时间长度,对应web server上面设置的过期时间;Expires是根据max-age算出来的过期时间点,两者是一致的,不同cache在判断内容是否过期时会严格比较系统时间和上述过期时间,或者比较age(在cache中存住的时间长度)和max-age的值。

三、lighttpd

lighttpd默认是没有开启expire模块的,需要我们在使用是手工开启这个模块支持。把mod_expire前面的“#”号去掉。

# vi /usr/local/lighttpd/etc/lighttpd.conf
“mod_expire”,
设定过期时间

* 设定指定url的过期时间:

expire.url = (
“/images/” => “access 3 hours”,
“/admin/” => “access 3 hours”,
“/area/” => “access 3 hours”,
“/calendar/” => “access 3 hours”,
“/common/” => “access 3 hours”,
“/front/” => “access 3 hours”,
“/inc/” => “access 3 hours”,
“/jeditor/” => “access 3 hours”,
“/js/” => “access 3 hours”,
“/script/” => “access 3 hours”,
“/theme/” => “access 3 hours”,
“/upload/” => “access 3 hours”,
“/view/” => “access 3 hours”,
“/help/” => “access 3 hours”,
“/htm/” => “access 5 minutes”
)
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