Nginx的缓存机制
WEB缓存简介
Web缓存（或HTTP缓存）是用于临时存储（缓存）Web文档（如HTML页面和图像），以减少服务器延迟的一种信息技术。Web缓存系统会保存下通过这套系统的文档的副本；如果满足某些条件，则可以由缓存满足后续请求。 Web缓存系统既可以指设备，也可以指计算机程序。
Proxy Buffer
Proxy Buffer启用后，Nginx服务器会异步地将被代理服务器的响应数据传递给客户端。
Nginx服务器首先尽可能地从被代理服务器那里接收响应数据，放置在Proxy Buffer中，Buffer的大小由proxy_buffer_size指令和proxy_buffers指令决定。如果在接收过程中，发现Buffer没有足够大小来接收一次响应数据时，Nginx服务器会将部分接收到的数据临时存放在磁盘的临时文件中，磁盘上的临时文件路径由proxy_temp_path指令设置，临时文件的大小由proxy_max_temp_file_size指令和proxy_temp_file_write_size指令决定。一次响应数据被接收完成或者Buffer已经装满后，Nginx服务器开始向客户端传输数据。
每个Proxy Buffer装满数据后，在从开始向客户端发送一直到Proxy Buffer中的数据全部传输给客户端的整个过程中，它都处于BUSY状态，期间对它进行的其他操作都会失败。同时处于BUSY状态的Proxy Buffer总大小由proxy_busy_buffers_size指令限制，不能超过该指令设置的大小。
当Proxy Buffer关闭时，Nginx服务器只要接收到响应数据就会同步地传递给客户端，它本身不会读取完整的响应数据。
| 指令 | 值 | 作用 |
|---|---|---|
| proxy_buffering | on | off | 是否启用Proxy Buffer功能，默认为on(开启状态) |
| proxy_buffers | number size | 接收一次被代理服务器响应数据的Proxy Buffer个数和每个Buffer的大小。number=Proxy Bufferr的个数，size=每个Buffer的大小，如：proxy_buffers 8 4k; |
| proxy_buffer_size | size | 从被代理服务器获取的第一部分响应数据的大小，该数据中一般包含了HTTP响应头，Nginx服务器通过它来获取响应数据和被代理服务器的一些必要的信息。size=缓存大小，如：proxy_buffer_size 8k; |
| proxy_busy_buffers_size | size | 限制同时处于BUSY状态的Proxy Buffer的总大小，size=处于BUSY状态的缓存区总大小，如：proxy_busy_buffers_size 8k |
| proxy_temp_path | path [level1 [level2 [level3]]] | 配置磁盘上的一个文件路径，该文件用于临时存放代理服务器的大体积响应数据，path=磁盘上存放临时文件的路径，levelN=在path变量设置的路径下第几级hash目录中存放临时文件，如：proxy_temp_path /tmp/nginx/proxy_temp 1 2，临时文件路径是/tmp/nginx/proxy_temp/1/10/00000100101 |
| proxy_max_temp_file_size | size | 用于配置所有临时文件的总体积大小，存放在磁盘上的临时文件大小不能超过该配置值。size=设置临时文件总体积的上限，默认为1024MB |
| proxy_temp_file_write_size | size | 用于配置同时写入临时文件的数据量的总大小，合理设置可以避免磁盘IO负载过重，size=同时写入临时文件的数据量总大小 |
Proxy Cache
| 指令 | 值 | 作用 |
|---|---|---|
| proxy_cache | zone | off | 配置一块公用的内存区域的名称，该区域可以存放缓存的索引数据。这些数据在Nginx服务器启动时由缓存索引重建进程负责建立，在Nginx服务器的整个运行过程中由缓存管理进程负责定时检查过期数据、检索等管理工作，zone=设置的用于存放缓存索引的内存区域的名称，off=关闭proxy_cache功能，默认设置 |
| proxy_cache_bypass | string | 用于配置Nginx服务器向客户端发送响应数据时，不从缓存中获取的条件。这些条件支持使用Nginx配置的常用变量，string=条件变量，支持设置多个，当至少有一个字符串指令不为空或者不等于0时，响应数据不从缓存中获取 |
| proxy_cache_key | string | 用于设置Nginx服务器在内存中为缓存数据建立索引时使用的关键字，string=设置的关键字，支持变量 |
| proxy_cache_lock | on | off | 用于设置是否开启缓存的锁功能。在缓存中，某些数据项可以同时被多个请求返回的响应数据填充。开启该功能后，Nginx服务器同时只能有一个请求填充缓存中的某一数据项，这相当于给该数据项上锁，不允许其他请求操作 |
| proxy_cache_lock_timeout | time | 用于设置缓存的锁功能开启以后锁的超时时间，time=设置的时间，默认为5s |
| proxy_cache_min_uses | number | 用于设置客户端请求发送的次数，当客户端向被代理服务器发送相同请求达到该指令设定的次数后，Nginx服务器才对该请求的响应数据做缓存，number=设置的次数，默认为1 |
| proxy_cache_path | path [levels=levels] keys_zone=name:size1 [inactive=time1] [max_size=size2] [loader_files=number] [loader_sleep=time2] [loader_threashold=time3] | 用于设置Nginx服务器存储缓存数据的路径以及和缓存索引相关的内容，path=设置缓存数据存放的根路径，levels=设置在相对于path指定目录的第几级hash目录中缓存数据。levels=1，表示一级hash目录，levels=2，表示两级，依次类推，name:size1=Nginx服务器的缓存索引重建进程在内存中为缓存数据建立索引，这一对变量用来设置存放缓存索引的内存区域的名称和大小，time1=设置强制更新缓存数据的时间，当硬盘上的缓存数据在设定的时间内没有被访问时，Nginx服务器就强制从硬盘上将其删除，下次客户端访问该数据时重新缓存。该指令默认为10s，size2=设置硬盘中缓存数据的大小限制，number=设置缓存索引重建进程每次加载的数据元素的数量上限，time2=设置缓存索引重建进程在一次遍历结束、下次遍历开始之间的暂停时长，默认设置为50s，time3=设置遍历一次磁盘缓存源数据的时间上限，默认设置为200ms。示例：proxy_cache_path /nginx/cache/a levels=1 keys_zone=a:10m; |
| proxy_cache_use_stale | status | 用于设置一些状态，当后端被代理的服务器处于这些状态时，Nginx服务器启用该功能，status=为设置的服务器返回状态，可以是一个或者多个，这些状态有error(在建立连接、向被代理的服务器发送请求或者读取响应头时服务器发生连接错误)、timeout(在建立连接、向被代理的服务器发送请求或者读取响应头时服务器发生连接超时)、invalid_header(被代理服务器返回的响应头为空或者无效)、http_500|http_502|http_503|http_504|http_404(被代理服务器返回500、502、503、504、404状态代码)、off(无法将请求发送给被代理服务器) |
| proxy_cache_valid | [code] time | 针对不同的HTTP响应状态设置不同的缓存时间，code=设置HTTP响应状态代码，该指令可选，如果不设置，Nginx服务器只为HTTP状态代码为200、301和302的响应数据做缓存。可以使用any表示缓存所有该指令中未设置的其他响应数据，time=设置缓存时间，实例：proxy_cache_valid 200 302 10m; 对返回状态为200和302的响应数据缓存10分钟 |
| proxy_no_cache | string | 用于什么时候不使用cache功能，string=一个或者多个变量，当string值不为空或者不为0时，不启用cache功能。 |
注意：Proxy Cache依赖于Proxy Buffer，只有在Proxy Buffer开启时才能使用Proxy Cache。
Proxy Buffer和Proxy Cache区别
Proxy Buffer：实现了被代理服务器响应数据的异步传输
Proxy Cache：实现Nginx服务器对客户端数据请求的快速响应。
Proxy Store
| 指令 | 值 | 作用 |
|---|---|---|
| proxy_store | on | off | string | 是否在本地磁盘缓存来自被代理服务器的响应数据，on | off=设置是否开启Proxy Store功能，缓存文件会被存放到root或者alias指定的本地路径下，默认为off(关闭状态) |
| proxy_store_access | users:permissions | 设置用户或用户组对Proxy Store缓存的数据的访问权限，users=可以设置为user、group或者all，permission=设置权限，示例：proxy_store_access user:rw group:rw all:r; |
Memcached
| 指令 | 值 | 作用 |
|---|---|---|
| memcached_pass | address | memcached服务器地址，address=memcached服务器地址，支持IP+端口地址或者域名地址，也可以是upstream指令配置的一个memcached服务器组 |
| memcached_connect_timeout | time | 连接memcached服务器的超时时间，time=超时时间，默认为60s |
| memcached_read_timeout | time | 指Nginx向memcached服务器发送两次read请求之间的等待超时时间，如果在该时间内没有进行数据传输，连接将会被关闭，time=超时时间，默认为60s |
| memcached_send_timeout | time | 指Nginx向memcached服务器发送两次write请求之间的等待超时时间，如果在该时间内没有进行数据传输，连接将会被关闭，time=超时时间，默认为60s |
| memcached_buffer_size | size | Nginx服务器用于接收memcached服务器响应数据的缓存区大小，size=缓存区大小，一般是内存页大小的倍数，实例：memcached_buffer_size 4k; |
| memcached_next_upstream | status | 在配置了一组memcached服务器的情况下使用。服务器组中各memcached服务器的访问规则遵循upstream指令配置的轮询规则，同时可以使用该指令配置在发生哪些异常情况时，将请求的顺次交由下一个组内服务器处理，status=为设置的memcached服务器返回状态，可以是一个或者多个，这些状态有：error(在建立连接、向memcached服务器发送请求或者读取响应头时服务器发生连接错误)、timeout(在建立连接，向memcached服务器发送请求或者读取响应头时服务器发生连接超时)、invalid_header(memcached服务器返回的响应头为空或者无效)、not_found(memcached服务器未找到对应的键/值对)、off(无法将请求发送给memcached服务器) |