利用 Nginx 進(jìn)行服務(wù)器端緩存（反向代理緩存）配置，可以有效減少后端服務(wù)器壓力，提升靜態(tài)資源或動態(tài)內(nèi)容的響應(yīng)速度。以下是詳細(xì)的配置步驟和最佳實(shí)踐：

一、Nginx 緩存模塊簡介

Nginx 主要通過以下兩個模塊實(shí)現(xiàn)緩存：

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1. ngx_http_proxy_module：反向代理功能，用于轉(zhuǎn)發(fā)請求到后端服務(wù)器。
2. ngx_http_cache_module：緩存模塊，用于存儲后端響應(yīng)結(jié)果。

?

核心原理：Nginx 作為反向代理，第一次請求后端服務(wù)器時，將響應(yīng)內(nèi)容緩存到本地磁盤 / 內(nèi)存；后續(xù)相同請求直接返回緩存內(nèi)容，無需再次訪問后端。

二、配置步驟

1. 準(zhǔn)備工作

• 檢查模塊支持：
  確認(rèn) Nginx 已編譯包含?proxy?和?cache?模塊。執(zhí)行以下命令： bash ? ? ? ? ?

  nginx -V 2>&1 | grep -E "proxy|cache"
  

  ?

  
  

  輸出中應(yīng)包含?--with-http_proxy_module?和?--with-http_cache_module。
  • 若未包含，需重新編譯 Nginx（參考?Nginx 官方文檔）。
• 創(chuàng)建緩存目錄： bash ? ? ? ? ?

  sudo mkdir -p /var/cache/nginx/cache # 路徑可自定義
  sudo chown -R nginx:nginx /var/cache/nginx # 設(shè)置權(quán)限（用戶需與 Nginx 運(yùn)行用戶一致）
  

  ?

2. 全局緩存配置（http 塊）

在 Nginx 配置文件（通常為?/etc/nginx/nginx.conf）的?http?塊中，定義緩存區(qū)域和策略：

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nginx ? ? ? ? ?

http {
  # 定義緩存區(qū)域（levels、keys_zone、max_size 為必填項）
  proxy_cache_path /var/cache/nginx/cache # 緩存存儲路徑
    levels=1:2 # 緩存目錄層級（1:2 表示兩層目錄，如 /a/b/cache_key）
    keys_zone=my_cache:10m # 緩存鍵共享內(nèi)存區(qū)（名稱:大小，10m 表示占用 10MB 內(nèi)存）
    max_size=10g # 緩存最大磁盤占用（超過后按策略淘汰）
    inactive=60m # 緩存項在指定時間內(nèi)未被訪問則刪除（60分鐘）
    use_temp_path=on; # 是否使用臨時路徑緩存（默認(rèn) on，建議保留）

  # 其他全局配置（如 MIME 類型、日志等）...
}

?

?

關(guān)鍵參數(shù)說明：

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參數(shù) 說明 levels 緩存目錄層級，用于分散文件存儲，避免單目錄文件過多（建議 1:2 或 2:2）。 keys_zone 緩存鍵的元數(shù)據(jù)存儲區(qū)，內(nèi)存大小需根據(jù)緩存鍵數(shù)量調(diào)整（1MB 約存儲 8000 個鍵）。 max_size 緩存總大小，超過后按?proxy_cache_use_stale?策略淘汰舊緩存。 inactive 緩存項未被訪問的超時時間，超時后自動刪除（僅在內(nèi)存中標(biāo)記，磁盤空間延遲釋放）。 use_temp_path 是否使用臨時目錄緩存數(shù)據(jù)（建議開啟，避免緩存寫入過程中返回不完整數(shù)據(jù)）。

3. 反向代理緩存配置（server/location 塊）

在具體的?server?或?location?塊中，啟用緩存并關(guān)聯(lián)到后端服務(wù)器：

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nginx ? ? ? ? ?

server {
  listen 80;
  server_name example.com;

  location / {
    # 反向代理到后端服務(wù)器（如 Node.js、PHP-FPM 等）
    proxy_pass http://backend_server; # 后端地址，如 http://127.0.0.1:8080

    # 啟用緩存并關(guān)聯(lián)全局緩存區(qū)域
    proxy_cache my_cache; # 使用 http 塊中定義的 keys_zone 名稱（my_cache）
    proxy_cache_key $scheme$host$request_uri; # 緩存鍵規(guī)則（基于協(xié)議、域名、URI）

    # 緩存有效期配置（按響應(yīng)狀態(tài)碼設(shè)置不同緩存時間）
    proxy_cache_valid 200 302 12h;  # 成功響應(yīng)（200/302）緩存 12 小時
    proxy_cache_valid 404 1m;       # 404 錯誤緩存 1 分鐘
    proxy_cache_valid any 5m;       # 其他狀態(tài)碼默認(rèn)緩存 5 分鐘（可選）

    # 緩存更新策略
    proxy_cache_use_stale updating; # 緩存過期時，返回舊緩存并后臺更新
    proxy_cache_background_update on; # 后臺異步更新緩存（需 Nginx 1.13.9+）

    # 忽略后端返回的 Cache-Control 頭，強(qiáng)制使用 Nginx 配置
    proxy_ignore_headers Cache-Control;

    # 傳遞必要的請求頭（如 Cookie，按需開啟）
    proxy_pass_request_cookie on;
  }
}

?

?

關(guān)鍵參數(shù)說明：

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• proxy_cache_key：定義緩存鍵的生成規(guī)則，需確保相同請求生成唯一鍵。常見變量：
  • $scheme：協(xié)議（http/https）。
  • $host：域名（避免不同域名共享緩存）。
  • $request_uri：完整 URI（包含查詢參數(shù)，如??id=123）。
  • 若需排除查詢參數(shù)，可改為?$uri（僅路徑部分）。
• proxy_cache_valid：按狀態(tài)碼設(shè)置不同緩存時間，any?表示所有狀態(tài)碼。
• proxy_cache_use_stale：緩存過期時的處理策略，updating?表示使用舊緩存并觸發(fā)更新。

4. 高級配置：緩存分層與控制

• 按請求頭緩存（如區(qū)分用戶登錄狀態(tài)）： nginx ? ? ? ? ?

  location / {
    # 僅緩存未登錄用戶的請求（通過 Cookie 判斷）
    if ($http_cookie !~* "logged_in=1") {
      proxy_cache my_cache;
    }
  }
  

  ?
• 禁止緩存特定請求（如帶授權(quán)頭）： nginx ? ? ? ? ?

  location / {
    if ($http_authorization) {
      proxy_no_cache 1; # 禁止緩存帶 Authorization 頭的請求
      add_header Cache-Control "no-cache, no-store";
    }
  }
  

  ?
• 緩存分層（內(nèi)存 + 磁盤）： nginx ? ? ? ? ?

  proxy_cache_path /var/cache/nginx/cache
    levels=1:2
    keys_zone=my_cache:10m
    max_size=10g
    inactive=60m
    loader_files=1000 # 啟動時一次性加載的緩存元數(shù)據(jù)文件數(shù)
    loader_sleep=200ms # 加載間隔
    loader_threshold=300m; # 加載閾值（超過則分批次加載）
  

  ?

三、緩存管理與監(jiān)控

1. 查看緩存狀態(tài)

在?location?塊中添加?proxy_cache_status?變量，返回緩存狀態(tài)：

?

nginx ? ? ? ? ?

location / {
  # 其他配置...
  add_header X-Cache $proxy_cache_status; # 響應(yīng)頭中添加緩存狀態(tài)
}

?

?

狀態(tài)值說明：

?

• HIT：緩存命中，直接返回緩存內(nèi)容。
• MISS：緩存未命中，請求后端服務(wù)器并緩存結(jié)果。
• EXPIRED：緩存過期，請求后端服務(wù)器并更新緩存。
• STALE：使用舊緩存（proxy_cache_use_stale?生效時）。

?

示例響應(yīng)頭：

?

http ? ? ? ? ?

X-Cache: HIT

?

2. 清理緩存

Nginx 本身不提供內(nèi)置緩存清理接口，需借助第三方模塊或腳本：

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• 方法一：使用?ngx_http_cache_purge?模塊（需編譯時添加）：
  1. 重新編譯 Nginx 并啟用模塊： bash ? ? ? ? ?

     ./configure --add-module=/path/to/ngx_http_cache_purge
     make && make install
     

     ?
  2. 配置清理接口： nginx ? ? ? ? ?

     location /purge {
       allow 127.0.0.1; # 允許清理的 IP
       deny all;
       proxy_cache_purge my_cache $scheme$host$request_uri; # 按緩存鍵清理
     }
     

     ?

     
     發(fā)送?POST?請求到?/purge?uri=/path/to/clear?即可刪除對應(yīng)緩存。

• 方法二：手動刪除緩存文件： bash ? ? ? ? ?

  # 按緩存鍵哈希值刪除（需先計算鍵的哈希值）
  key_hash=$(echo -n "$scheme$host$request_uri" | md5sum | cut -c1-2)/$(echo -n "$scheme$host$request_uri" | md5sum | cut -c3-4)/$(echo -n "$scheme$host$request_uri" | md5sum)
  rm -f /var/cache/nginx/cache/$key_hash
  

  ?

3. 監(jiān)控緩存命中率

通過 Nginx 日志或外部工具監(jiān)控緩存命中情況：

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• 在日志中記錄緩存狀態(tài)：
  修改?nginx.conf?中的日志格式： nginx ? ? ? ? ?

  log_format cache_log '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                       '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                       '"$http_user_agent" "$proxy_cache_status"';
  access_log /var/log/nginx/access.log cache_log;
  

  ?

  
  

  日志中會顯示每行請求的?$proxy_cache_status?值，通過統(tǒng)計?HIT?與?MISS?的比例計算命中率。
• 使用第三方工具：
  • Prometheus + Nginx Exporter：監(jiān)控 Nginx 指標(biāo)（如緩存命中數(shù)）。
  • Grafana：可視化緩存命中率趨勢。

四、最佳實(shí)踐與注意事項

1. 緩存策略優(yōu)化

• 區(qū)分動態(tài)與靜態(tài)內(nèi)容：
  • 靜態(tài)資源（如圖片、CSS）優(yōu)先通過瀏覽器緩存（Cache-Control: max-age=31536000）處理，減少 Nginx 緩存壓力。
  • 動態(tài)內(nèi)容（如 API 接口）使用 Nginx 反向代理緩存，設(shè)置合理過期時間（如 5-30 分鐘）。
• 避免緩存敏感數(shù)據(jù)：
  對包含用戶認(rèn)證信息（如 Cookie、Authorization 頭）的請求，禁用緩存（proxy_no_cache 1）。
• 熱點(diǎn)數(shù)據(jù)預(yù)熱：
  通過腳本提前請求熱點(diǎn) URL，將數(shù)據(jù)載入緩存（如啟動時執(zhí)行?curl -I http://example.com/hot-path）。

2. 性能調(diào)優(yōu)

• 調(diào)整內(nèi)存與磁盤占用：
  • keys_zone?大小：根據(jù)預(yù)估的緩存鍵數(shù)量調(diào)整（1MB ≈ 8000 鍵），避免頻繁內(nèi)存回收。
  • max_size：根據(jù)服務(wù)器磁盤空間設(shè)置，建議為后端數(shù)據(jù)總量的 1-3 倍。
• 啟用 Sendfile 加速： nginx ? ? ? ? ?

  http {
    sendfile on;
    tcp_nopush on;
  }
  

  ?

  
  

  減少內(nèi)核空間與用戶空間的數(shù)據(jù)拷貝，提升靜態(tài)文件傳輸效率。

3. 高可用性架構(gòu)

• 緩存服務(wù)器集群：
  將 Nginx 緩存節(jié)點(diǎn)獨(dú)立部署為集群，避免單機(jī)緩存失效影響全局。
• 后端服務(wù)器健康檢查：
  結(jié)合?proxy_next_upstream?實(shí)現(xiàn)故障轉(zhuǎn)移： nginx ? ? ? ? ?

  proxy_next_upstream error timeout invalid_header http_500;
  

  ?

五、示例配置文件

nginx ? ? ? ? ?

# /etc/nginx/nginx.conf
user nginx;
worker_processes auto;

http {
  include mime.types;
  default_type application/octet-stream;

  # 全局緩存配置
  proxy_cache_path /var/cache/nginx/cache
    levels=1:2
    keys_zone=my_cache:20m
    max_size=20g
    inactive=30m
    use_temp_path=on;

  server {
    listen 80;
    server_name example.com;

    location / {
      proxy_pass http://backend; # 后端服務(wù)器組（需在 http 塊中定義 upstream）
      proxy_set_header Host $host;
      proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;

      # 緩存配置
      proxy_cache my_cache;
      proxy_cache_key $scheme$host$uri$is_args$args; # 包含查詢參數(shù)
      proxy_cache_valid 200 302 6h;
      proxy_cache_valid 404 10m;
      add_header X-Cache $proxy_cache_status;

      # 禁止緩存帶 Cookie 的請求
      if ($http_cookie ~* "sessionid") {
        proxy_no_cache 1;
        add_header Cache-Control "no-cache";
      }
    }
  }

  # 后端服務(wù)器組
  upstream backend {
    server 192.168.1.10:8080;
    server 192.168.1.11:8080;
  }
}

?

六、常見問題排查

1. 緩存未生效（始終返回 MISS）
   • 檢查?proxy_cache?是否啟用（是否關(guān)聯(lián)到正確的?keys_zone）。
   • 確認(rèn)?proxy_cache_key?是否包含必要變量（如?$host?避免跨域名緩存污染）。
   • 查看響應(yīng)頭是否有?Cache-Control: no-cache（可能被后端或 Nginx 配置覆蓋）。
2. 緩存數(shù)據(jù)不一致
   • 確保后端數(shù)據(jù)更新時，通過接口清理對應(yīng)緩存（如調(diào)用?/purge?接口）。
   • 檢查?inactive?時間是否過長，導(dǎo)致舊數(shù)據(jù)未被及時刪除。
3. 磁盤空間不足
   • 調(diào)整?max_size?或?inactive?時間，釋放過期緩存。
   • 啟用?proxy_cache_use_stale error timeout，在后端故障時繼續(xù)返回舊緩存。

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通過以上配置，Nginx 可高效實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端緩存，顯著提升網(wǎng)站性能和后端負(fù)載能力。實(shí)際應(yīng)用中需結(jié)合業(yè)務(wù)場景動態(tài)調(diào)整緩存策略，并定期監(jiān)控緩存命中率和資源占用。

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