NGINX 应用性能优化指南（第三部分）：内容缓存、转发和微缓存

【编者的话】本文是“NGINX 应用性能优化指南”系列文章的第三篇，主要介绍了如何从内容缓存、转发和微缓存方面实现 NGINX 应用性能优化。

注：本文最初发布于 MaxCDN 博客，InfoQ 中文站在获得作者授权的基础上对文章进行了翻译。

正文

NGINX 反向代理非常适合强力 I/O，作为一个不错的内容缓存，将数据移动到距离客户端或边缘节点较近的地方。这让你可以完全解放你的服务器，让它们专注于处理业务逻辑和动态内容生成。

在理想情况下，静态文件由位于源服务器反向代理上的本地快速存储（SSD）提供，并进一步通过 CDN 缓存。针对内容缓存和繁重工作设置 NGINX 反向代理有几种通常互补的方式。它们是：

1. 动态内容微缓存；
2. 静态内容缓存；
3. 通过本地存储和 / 或应用服务器重定向实现内容转发；
4. 后台存储阵列转发；
5. 带响应缓存的存储服务转发。

微缓存的思想是，动态、非个性化响应可以缓存非常短的时间（比如 1 秒）。事实上，有人会说，根据预期工作流的不同，个性化响应也可以缓存一小段时间。

虽然它也许没有提供直观的意义，但微缓存让你的服务在面临过量需求或攻击时可以存活更长的时间。它可以（有点人为地）提高基准测试数值。

相关阅读：NGINX 微缓存的好处

在处理静态内容的可管理目录时，最简单的方法可能是让反向代理在其文件系统上存储大量公共资源，作为一个简单的 WebRoot，并直接提供它们。公共资源可以使用一个名为try_files（或者alias）的普通location 块提供。缓存不命中的话，可以像平常一样发送给后台服务器，而响应可以缓存：

location / {
  alias /home/nginx/www-sparse;
  try_files $uri @backend;
}
location @backend {
    proxy_cache myCache;
    proxy_cache_valid 2h;
    proxy_pass http://backend;
}

当资源访问需要身份验证或其他业务逻辑时，应用服务器可以使用 HTTP 头X-Accel-Redirect生成一个重定向响应，请求反向代理向客户端提供资源。

可以在反向代理上使用internal 指令限制访问这些内部产生的请求。NGINX 确保客户端请求永远不会匹配被标记为internal的location：

location /secret {
  internal;
  alias /home/nginx/group/data;
  try_files $uri =404;
}

后台存储阵列也可以使用proxy_pass指令寻址。如果你使用存储服务代替，那么你可能还会想缓存响应，为了将数据移动到距离客户端或边缘节点较近的地方。

location /external {
    proxy_cache MY_CACHE;
    proxy_cache_valid 1h;
    proxy_pass http://192.168.10.201;
}

不要忘记更新所需的 HTTP 头，并在 XFF 头（或者新的RFC 7239 Forwarded头）中添加代理的 IP 地址：

proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For$proxy_add_x_forwarded_for;

当代理 HTTPS 客户端连接到达 HTTP 后台时，应用服务器必须为恰当的模式生成内容 URL。你可以使用X-Forwarded-Proto头传播这个模式。部分微软应用程序会查找Front-End-Https作为替代。

map $scheme $front_end_https {
    https on;
    default off;
}
proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
    add_header Front-End-Https $front_end_https;

例如，在生成链接时，WordPress 会使用 PHP 的全局变量$_SERVER控制 HTTP（S）模式。你可以将下面的代码片段加到 WordPress 后台的根目录下（例如，在wp-config.php末尾），以便使用X-Forwarded-Proto头。

<?php
  if ($_SERVER['HTTP_X_FORWARDED_PROTO'] == 'https')
        $_SERVER['HTTPS']='on';
?>

指令proxy_cache_key决定 NGINX 如何唯一标识一个响应正文。通过预先在参数名上加上前缀“$arg_”，你可以使用 NGINX 变量显式引用缓存键中的查询参数。举例来说，考虑下这个 URL：http: //www.example.com?abc=1&xyz=2。NGINX 将提供$arg_abc和$arg_xyz供 NGINX 配置使用。

相关教程：借助查询字符串参数应用自定义规则

查看英文原文：NGINX Application Performance Optimization：Content Caching, Relay, and Micro-Caching

感谢郭蕾对本文的审校。

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