缓存随谈系列之三：动态缓存

作为缓存系列的最后一篇，也是我重点想要介绍的。

缓存随谈系列之一：数据库缓存
缓存随谈系列之二：静态缓存（使用静态缓存提升网站性能的五种方法）
缓存随谈系列之三：动态缓存

背景是这样的，在两会期间，我们参加了新华社新闻推送方面业务的运维保驾护航。在这方面我们遇到一个很棘手的问题，就是热点类新闻推送，是高并发应用场景，如同电商的秒杀应用。瞬时的热点新闻访问，高并发的场景给数据库缓存及数据库带来了极大的负荷。针对这种场景（采用nginx+php部署的后端应用，前端为手机app客户端），我们采用了动态缓存技术，单机处理能力从50tps提升到5000tps。所以对此技术场景进行了整理，就有了一种想要分享的冲动，本来主要针对动态缓存来进行分享。整理了一下相关的缓存技术，结合数据库缓存、静态缓存（使用静态缓存提升网站性能的五种方法）、动态缓存组成了缓存系列。

何为动态缓存？即对动态页面的缓存。如，对 .do、.jsp、.asp/.aspx、.php、.js(nodejs)等动态页面缓存。可以看出，动态页面一般都会涉及动态计算、数据库缓存、数据库操作，所以每一次访问同一个页面，所获得的数据可能都有所不同。所以如若对数据及时性要求较高的应用，可能不太适合动态缓存。比如，对一个动态页面缓存了半个小时，用户请求访问该动态页面，返回缓存中的数据。很有可能，缓存中的页面数据即半个小时前缓存的页面数据状态。所以，动态缓存，是牺牲数据的及时性换取性能的技术。具体缓存设置多长时间，这个根据业务情况而来。

一、 nginx动态缓存的原理概要

nginx的动态缓存主要通过反向代理（http的负载均衡）实现，所以基本上可以实现所有动态页面的缓存，当然静态页面也能缓存（在上一个系列中已分享过通过nginx实现静态缓存的方式）。
架构原理图如下图1：

图1

如上图所示，nginx做负载均衡反向代理，将用户请求转发至后端服务器。我们可以在nginx这层根据规则设置动态/静态缓存，即每次客户请求，直接由nginx将缓存数据返回，而不用再到后端获取响应数据。
Nginx动态缓存核心配置（以缓存jsp为例）：

#levels设置目录层次 
#keys_zone设置缓存名字和共享内存大小 
#inactive在指定时间内没人访问则被删除在这里是1天 
#max_size最大缓存空间
proxy_cache_path /alidata/www/default/cache_dir/ levels=1:2  keys_zone=cache_one:200m inactive=1d max_size=30g;
server {
    listen       80;
    server_name  _;
    location /{
           proxy_pass http://10.117.39.67:8080;
           proxy_set_header   Host             $host;
           proxy_set_header   X-Real-IP        $remote_addr;
           proxy_set_header   X-Forwarded-For  $proxy_add_x_forwarded_for;
    }

    location ~ .*\.jsp$
    {
           proxy_cache cache_one;                    # keys_zone后的内容对应
           proxy_cache_valid  200 304 301 302 10d;   #哪些状态缓存多长时间  
           proxy_cache_valid  any 1d;                #其他的缓存多长时间  
           proxy_cache_key $host$uri$is_args$args;   #通过key来hash，定义KEY的值
          
           proxy_pass http://10.117.39.67:8080;
           proxy_set_header   Host             $host;  
           proxy_set_header   X-Real-IP        $remote_addr;  
           proxy_set_header   X-Forwarded-For  $proxy_add_x_forwarded_for;  
    } 
   
   access_log  /alidata/nginx/logs/default-cache.log;
}

以上配置在上一篇介绍静态缓存的时候，有看到类似配置。其实对于nginx而言，动态缓存和静态缓存的配置基本一致。唯一的区别就是，静态缓存的location配置中，正则匹配的是静态访问请求。而动态缓存的location配置中，正则匹配的是动态访问请求。

二、案例一：nginx对jsp的动态缓存

在MyEclipse中，新建一个test的web项目，然后在默认的index.jsp中简单输出测试文字、当前日期及一张图片。index.jsp测试代码明细：

<%@ page language="java" import="java.util.*,java.text.SimpleDateFormat,java.text.DateFormat" pageEncoding="utf-8"%>

<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN">
<html>
  <head>
    <title>This is test page</title>
    <meta http-equiv="pragma" content="no-cache">
    <meta http-equiv="cache-control" content="no-cache">
    <meta http-equiv="expires" content="0">    
    <meta http-equiv="keywords" content="keyword1,keyword2,keyword3">
    <meta http-equiv="description" content="This is my page">
  </head>
  <body>
    This is my JSP page. <br>
    ![](eg_tulip.jpg)<br>
    <%
      Date date = new Date(); 
      DateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss");
      out.print("Now the time is :" + df.format(date));
    %>
  </body>
</html>

然后我们部署到tomcat中，且前端用nginx做反向代理，部署结构如下图2：

图2

为了测试方便，在后端仅部署了一台test tomcat。Nginx反向代理的配置如下：

server {
    listen       80;
    server_name  _;
    location /{
           proxy_pass http://10.117.39.67:8080;
           proxy_set_header   Host             $host;
           proxy_set_header   X-Real-IP        $remote_addr;
           proxy_set_header   X-Forwarded-For  $proxy_add_x_forwarded_for;
    }
   access_log  /alidata/nginx/logs/default-cache.log;
}

每次刷新浏览器我们可以看到显示的时间都是不一样的（如下图3）：