Nginx 作为Web服务器或者负载均衡器，一般不执行业务逻辑，而是将请求转到后端服务器，比如 Tomcat 或者 php-fpm，后端处理完毕之后将经过 nginx 将数据返回给用户。在请求转发的过程中，nginx 可将中间数据在本地进行缓存，这样未来一段时间内的请求相同的数据，Nginx 可以直接返回本地复本，而不是再次向后端服务发起请求，可以大大降低后端服务器的压力。同时，在后端服务器宕机时，Nginx 还可返回缓存数据，而不中端服务，提高了服务的可用性。

Nginx 可以将缓存数据持久化到本地磁盘上，不会因为Nginx 退出或者服务器重启而都是，Nginx 重启之后会自动扫描磁盘的上缓存数据并建立索引，保证服务的持续性。

Nginx 的缓存配置：

    # 定义缓存路径、过期时间、空间大小等
    proxy_cache_path  /tmp/nginx/cache levels=2:2:2 use_temp_path=off keys_zone=my_cache_name:10m inactive=1h max_size=1g;

    server {
        listen       8000;
        server_name  localhost;
        # 添加缓存的 http 状态头
        add_header X-Cache-Status $upstream_cache_status;

        location / {
                # 定义缓存名称
                proxy_cache my_cache_name;
                # 定义缓存key
                proxy_cache_key $host$uri$is_args$args;
                # 针对返回装装他码单独定义缓存时间
                proxy_cache_valid 200 304 10m;
                # url 上代用 nocache 获取请求投中代用 nocache，切值为true 时不走缓存。
                proxy_cache_bypass $arg_nocache $http_nocahe;

                proxy_pass http://localhost:8080;
        }
    }

proxy_cache_path 的常用指令介绍：

levels=2:2:2，表示缓存目录的层级，2:2:2 表示创建两级目录，第一个目录名用一个字符表示，第二级目录用两个字符表示，如：/tmp/nginx/cache/83/64/d4…。这样可以缓解缓存文件过多，都集中在一个目录下的检索速度慢问题。目前，nginx 最多支持三级目录（用两个冒号分割），每级1~2个字符的目录名。
keys_zone=my_cache_name:10m，设置缓存名称，key的存储空间大小，由于Nginx 是多进程的工作模式，所以key缓存在共享内存中。按照官方文档的说法，1M的内存空间大概能存8000个key。
use_temp_pat=off，默认为on，建议甚至为off，默认情况下，缓存内容先写到临时文件中（proxy_temp_path），然后通过重命名到 proxy_cache_path 设置的路径中。如果为 off,则缓存内容直接写入 proxy_cache_path 制定的路径中。
inactive=1h，设置缓存的失效时间，1h表示一个小时。如果缓存数据在 inactive 给定的时间内访问过，则会被移除。
max_size=1g，设置缓存的存储空间占用的上限，当存满时nginx 的 “cache manager”进程就会按照LRU（最近最少使用）原则清理缓存。
manager_files, manager_threshold, manager_sleep 控制 cache manager 进程的活动周期。manager_files 设置每次 cache manager 的清除数量（默认100条），manager_threshold 控制每个清理周期的时长（默认200毫秒），manager_sleep 控制两次清理周期的时间间隔（默认50毫秒）。
loader_files，loader_sleep，loader_threshold，用来控制“cache loader”进程的活动，“cache loader” 进程负责将之前存储在文件系统的中的缓存加载在缓存区，重启nginx的时候，这个功能比较有用，加载过程也是周期性迭代进行，loader_files设置每次加载多少条（默认100个），loader_threshold设置设置每次加载周期的时长（默认200毫秒），loader_sleep设置加载周期的间隔（默认50毫秒）。

常用缓存配置指令：

proxy_cache : 设置使用哪个缓存区，如 proxy_cache ，同一个缓存区可以被多处配置共享，默认是关闭状态，off 表示关闭缓存功能。
proxy_cache_key：设置缓存key的格式，默认格式为 $scheme$proxy_host$request_uri，既 URL 路径，支持变量参数，使用时可以根据具体需求进行设置，比如加入 cookie 信息。
proxy_cache_valid ，设置缓存时间，还可以根据状态码分别分别设置缓存时间，例如：
- proxy_cache_valid 200 302 10m;
- proxy_cache_valid 301 1h;
- proxy_cache_valid any 1m;
proxy_no_cache：用来设置不被缓存的条件，比如，proxy_no_cache$arg_nocache; 表示 url 带有参数nocahe 且指部位空或者0，则请求内容就不会被缓存，比如，curl http://127.0.0.1:8000/ 会被缓存， curl http://127.0.0.1:8000/?nocahe=1，则不会被缓存，http://127.0.0.1:8000/?nocahe=0 或者 http://127.0.0.1:8000/?nocahe= 则会被缓存。另外，还可以通过 http请求头，cookie 中的参数来控制，该指令在进行调试的时候很有用。
proxy_cache_bypass：该指令设置在什么情况下直接从后端的获取内容，不走缓存。如果命中条件，如 proxy_cache_bypass$arg_nocache，当url带有参数nocache时（参数值为1或者非空），则直接从后端读取内容且 $upstream_cache_status 的状态值为 BYPASS。改指令和proxy_no_cache 在使用现象上类似，对用同样的设置，差别在于proxy_no_cache命中条件不缓存内容，而proxy_cache_bypass会缓存内容，比如同样是 nocache=1，对于一个尚未被缓存的url内容，proxy_no_cache 命中条件后不缓存内容，proxy_cache_bypass会缓存内容，可以关键 /tmp/nginx/cache（proxy_cache_path中设置的缓存文件路径）目录中文件的变化来感觉他们之间的差别，实际项目中，两个指令旺旺同时使用。
proxy_cache_min_uses：在给定请求次数之后在进行缓存，默认为1（既一次请求就缓存），当缓存空间有限时，每次请求都缓存会造成比较大空间的浪费，通过这个参数可以有效区别热点数据。
proxy_cache_use_stale：如果后端服务器出错不能返回有效结果时，返回缓存数据（即使已过期）也没有数据要好，proxy_cache_use_stale 可以用户兜底方案，作为页面容灾使用。比如可以这样设置，
```
proxy_cache_use_stale error timeout http_500 http__502 http_503 http_504
```
当后端服务器出现50x错误，或者超时或者无法链接时，则返回已过期的缓存数据，同时 $upstream_cache_status 状态值变为 STALE。另外，还可以通过 Cache-Control HTTP 头中的stale-while-revalidate 和 stale-if-error 两个扩展参数进行控制，但优先级更低。
proxy_cache_revalidate:
proxy_cache_methods:
proxy_cache_lock：
add_header Cache-Status $upstream_cache_status ：在HTTP 响应头中添加缓存状态，例如，可以通过“curl http://127.0.0.1:8000/ -I”进行查看。$upstream_cache_status包含如下几种状态，比较常见的是 HIT，MISS 两种状态：
- HIT：命中缓存，直接返回缓存内容。
- MISS: 未命中缓存，将请求发给后端，同时将返回内容进行缓存。
- EXPIRED：命中缓存，但缓存数据已过期，将请求转发给后端，同时将返回内容进行缓存。
- UPDATING：当缓存已经过正在被其他nginx worker进程更新时，返回该状态吗。
- BYPASS: 当命中 proxy_cache_bypass 中设置的条件时，直接从后端源站返回内容，该变量状态变为BYPASS。
- REVALIDATED：
- STALE: 命中 proxy_cache_use_stale 指令设置的条件时，既后端服务器出现错误时，返回过期的缓存数据时，会返回这个状态码。

4.2.2.1 Nginx 本地缓存

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