Nginx缓存

Nginx 缓存配置详解：代理缓存与静态资源缓存策略

缓存是提升 Web 服务性能的关键技术，Nginx 作为高性能代理服务器，通过代理缓存（Proxy Cache）和客户端缓存（Expires）减少后端服务器压力，加速资源响应。本文详细讲解 Nginx 缓存的工作原理、核心配置及实战案例，帮助构建高效的缓存体系。

缓存的三种类型与 Nginx 定位

在 Web 架构中，缓存按存储位置可分为三类：

缓存类型	存储位置	作用
服务端缓存	后端服务器（如 Redis、Memcached）	缓存数据库查询结果、业务数据等
代理缓存	代理服务器（如 Nginx）	缓存后端返回的静态资源或 API 响应，减少后端重复处理
客户端缓存	浏览器本地	缓存静态资源（如图片、CSS），减少网络请求

Nginx 的角色：主要实现代理缓存，同时通过expires指令控制客户端缓存策略，是连接后端服务与客户端的 “中间缓存层”。

Nginx 代理缓存（Proxy Cache）：减少后端请求

Nginx 代理缓存将后端服务器的响应数据存储在本地磁盘或内存中，当后续有相同请求时，直接返回缓存内容，无需转发至后端。

核心配置指令

代理缓存的配置需两步：先在http块定义缓存存储路径和参数（proxy_cache_path），再在location块启用缓存（proxy_cache）。

指令	作用	适用块
`proxy_cache_path`	定义缓存存储路径、内存区域、有效期等	`http`
`proxy_cache`	启用缓存，指定关联的内存区域	`http`/`server`/`location`
`proxy_cache_key`	定义缓存的唯一标识（key）	同上
`proxy_cache_valid`	对不同状态码设置缓存有效期	同上
`proxy_cache_min_uses`	最少请求次数达到后才缓存	同上

基础配置示例

http {
    # 1. 定义缓存存储参数（http块内）
    proxy_cache_path /var/nginx/cache  # 缓存文件存储路径
                    levels=1:2        # 目录层级（1级子目录+2级子目录，避免单目录文件过多）
                    keys_zone=my_cache:10m  # 内存区域名称my_cache，大小10M（存储缓存key和元数据）
                    max_size=10g      # 缓存最大磁盘占用10G，超出则删除最少访问的缓存
                    inactive=7d       # 7天内未被访问的缓存自动清理
                    use_temp_path=off; # 禁用临时文件目录（直接写入缓存路径，减少IO）

    server {
        listen 80;
        server_name example.com;

        # 2. 在location块启用缓存
        location /api {
            proxy_pass http://backend;  # 转发到后端服务

            # 启用缓存，关联my_cache区域
            proxy_cache my_cache;

            # 定义缓存key（由主机名、URI、参数组成，确保唯一）
            proxy_cache_key $host$uri$is_args$args;

            # 对状态码200/304的响应缓存12小时，其他状态码缓存10分钟
            proxy_cache_valid 200 304 12h;
            proxy_cache_valid any 10m;

            # 最少被请求2次后才缓存（避免缓存一次性请求）
            proxy_cache_min_uses 2;

            # 向响应头添加缓存状态（HIT=命中，MISS=未命中，便于调试）
            add_header X-Cache-Status $upstream_cache_status;
        }
    }
}

缓存命中逻辑与状态码

缓存命中（HIT）：请求的key在缓存中存在，且未过期，直接返回缓存内容；
缓存未命中（MISS）：key不存在或已过期，转发请求到后端，并存入缓存；
不缓存（BYPass）：因配置规则（如proxy_no_cache）跳过缓存。

通过X-Cache-Status响应头可查看缓存状态，便于调试。

缓存排除：无需缓存的场景

部分请求（如登录、购物车等动态内容）不应缓存，可通过proxy_no_cache排除：

location / {
    proxy_cache my_cache;
    proxy_cache_key $host$uri$is_args$args;

    # 满足以下任一条件则不缓存：
    # 1. 请求路径包含/login或/register
    # 2. 请求参数带nocache=1
    # 3. 请求头有Pragma: no-cache（浏览器禁用缓存时发送）
    set $nocache 0;
    if ($request_uri ~ ^/(login|register)) {
        set $nocache 1;
    }
    proxy_no_cache $nocache $arg_nocache $http_pragma;
}

客户端缓存控制：`expires`指令

expires指令通过设置响应头的Expires或Cache-Control，告诉浏览器缓存静态资源（如图片、CSS），减少重复请求。

基础配置

server {
    # 对图片、CSS、JS设置不同的缓存时间
    location ~* \.(jpg|jpeg|png|gif)$ {
        root /var/www/static;
        expires 7d;  # 缓存7天
        add_header Cache-Control "public, max-age=604800";  # 与expires同步（7*24*3600=604800秒）
    }

    location ~* \.(css|js)$ {
        root /var/www/static;
        expires 1d;  # 缓存1天
        add_header Cache-Control "public, max-age=86400";
    }
}

客户端缓存与 304 状态码

当浏览器缓存的资源过期时，会发送请求验证资源是否更新，验证方式有两种：

Last-Modified：浏览器发送If-Modified-Since头，后端检查资源最后修改时间，未修改则返回304 Not Modified；
ETag：浏览器发送If-None-Match头，后端比对资源唯一标识（如哈希值），未修改则返回 304。

Nginx 会自动处理这两种验证，无需额外配置，304 响应不返回实体内容，仅告知浏览器使用本地缓存。

静态资源缓存实战配置

针对静态资源（如图片、JS、CSS），结合代理缓存和客户端缓存，实现 “双层缓存”：

http {
    # 定义静态资源缓存路径
    proxy_cache_path /var/nginx/static_cache
                    levels=1:2
                    keys_zone=static_cache:50m
                    max_size=50g
                    inactive=30d;

    server {
        listen 80;
        server_name static.example.com;

        # 静态资源缓存配置
        location / {
            root /var/www/static;

            # 代理缓存（本地存储，减少后端请求）
            proxy_cache static_cache;
            proxy_cache_key $uri$is_args$args;  # 以URI和参数为key
            proxy_cache_valid 200 30d;  # 成功响应缓存30天

            # 客户端缓存（浏览器存储，减少网络请求）
            expires 7d;
            add_header Cache-Control "public, max-age=604800";

            # 不缓存404响应
            proxy_cache_valid 404 0;
        }
    }
}

缓存优化与注意事项

缓存 key 设计：
- 动态内容：$host$uri$is_args$args（包含参数，确保不同参数请求不冲突）；
- 静态资源：$uri（忽略参数，如/img/logo.png?version=1和?version=2应视为不同资源，需包含参数）。
缓存清理：
- 手动删除缓存文件：rm -rf /var/nginx/cache/*（需重启 Nginx 或发送reload信号）；
- 使用第三方模块（如ngx_cache_purge）实现 URL 级别的缓存清理。
避免缓存动态内容：
- 对POST请求默认不缓存（可通过proxy_cache_methods修改，但不推荐）；
- 带用户认证的请求（如Authorization头）应排除缓存。
内存与磁盘平衡：
- keys_zone大小需足够存储缓存 key（1M 约存 8000 个 key）；
- max_size不应超过磁盘可用空间，避免缓存写入失败。