Ubuntu Nginx缓存机制详解

一、Nginx缓存机制概述

Nginx作为高性能反向代理服务器，其缓存机制主要通过代理缓存（Proxy Cache）实现，用于减少对后端服务器的重复请求，降低服务器负载并提升响应速度。缓存的核心流程为：用户发起请求→Nginx检查缓存是否存在（缓存命中）→直接返回缓存数据；若未命中→向后端服务器请求→将响应存入缓存→返回给用户。

二、核心配置指令解析

Nginx缓存功能通过多个指令协同实现，以下是关键指令的详细说明：

1. proxy_cache_path：定义缓存路径与参数

该指令用于设置缓存的存储路径、层级结构、内存区域及大小等核心参数，必须在http块中配置。

• /var/cache/nginx：缓存文件的物理存储路径（需提前创建并赋予权限，如sudo mkdir -p /var/cache/nginx & & sudo chown -R www-data:www-data /var/cache/nginx）。
• levels=1:2：缓存目录的层级结构（1级目录数量：2级目录数量），用于分散缓存文件（如/var/cache/nginx/a/b/）。
• keys_zone=my_cache:10m：定义缓存区域名称（my_cache）及共享内存大小（10MB），用于存储缓存键与元数据（如缓存时间、状态）。
• max_size=1g：缓存的最大总大小（1GB），超过后Nginx会根据inactive参数清理旧缓存。
• inactive=60m：缓存项在未被访问的时间（60分钟），超过则被自动删除（即使未达到max_size）。
• use_temp_path=off：禁用临时路径，直接写入缓存目录，提升写入性能。

2. proxy_cache：启用缓存

在location块中使用该指令，指定要使用的缓存区域（如my_cache），启用代理缓存功能。

3. proxy_cache_valid：设置缓存有效期

定义不同HTTP状态码的缓存时间，格式为状态码 时间（可多个组合）。例如：

proxy_cache_valid 200 302 10m;
      # 200（成功）、302（临时重定向）响应缓存10分钟
proxy_cache_valid 404 1m;
           # 404（未找到）响应缓存1分钟

未明确指定的状态码（如500）默认不缓存。

4. proxy_cache_key：定义缓存键

用于唯一标识缓存项，默认值为$scheme$proxy_host$request_uri（协议+主机名+请求URI）。可根据需求自定义，例如包含查询参数：

proxy_cache_key "$scheme$proxy_host$request_uri$is_args$args";

（$is_args：是否有查询参数，$args：查询参数内容）。

5. add_header：显示缓存状态

通过添加自定义响应头，方便验证缓存是否生效。常用字段为$upstream_cache_status，其值包括：

• HIT：缓存命中（直接返回缓存数据）；
• MISS：缓存未命中（需向后端请求）；
• BYPASS：绕过缓存（如符合proxy_cache_bypass条件）；
• EXPIRED：缓存过期（需重新验证）。

三、基础配置示例

以下是一个完整的Nginx代理缓存配置示例（适用于Ubuntu环境）：

http {
    
    # 定义缓存路径与参数
    proxy_cache_path /var/cache/nginx levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=1g inactive=60m use_temp_path=off;


    server {
    
        listen 80;
    
        server_name example.com;


        location / {
    
            # 启用缓存并指定缓存区域
            proxy_cache my_cache;
    
            # 向后端服务器转发请求
            proxy_pass http://backend_server;
    
            # 设置缓存有效期
            proxy_cache_valid 200 302 10m;
    
            proxy_cache_valid 404 1m;
    
            # 添加缓存状态头
            add_header X-Proxy-Cache $upstream_cache_status;
    
            # 允许缓存方法（默认GET、HEAD）
            proxy_cache_methods GET HEAD;
    
            # 绕过缓存的条件（如带Pragma头的请求）
            proxy_cache_bypass $http_pragma;
    
            # 不缓存的条件（如带Authorization头的请求）
            proxy_no_cache $http_pragma $http_authorization;

        }


        # 缓存清理接口（仅允许本地访问）
        location = /purge {
    
            allow 127.0.0.1;
    
            deny all;
    
            proxy_cache_purge my_cache $scheme://$host$request_uri;

        }

    }

}

配置完成后，通过sudo nginx -t测试语法，再用sudo systemctl reload nginx重新加载配置。

四、缓存清理方法

1. 通过配置的/purge接口清理

若配置了/purge location块（如上述示例），可通过发送PURGE请求清理指定URL的缓存：

curl -X PURGE http://example.com/some_url

（仅允许本地访问，确保安全性）。

2. 手动清理缓存目录

直接删除/var/cache/nginx下的缓存文件（需停止Nginx服务以避免数据损坏）：

sudo systemctl stop nginx
sudo rm -rf /var/cache/nginx/*
sudo systemctl start nginx

五、缓存状态监控

1. 通过响应头查看

访问网站时，在响应头中查找X-Proxy-Cache字段，即可知道缓存是否命中（如HIT表示命中）。

2. 启用缓存状态模块

在http块中添加以下配置，启用缓存状态页面（仅允许本地访问）：

location /nginx_cache_status {
    
    stub_status on;
    
    access_log off;
    
    allow 127.0.0.1;
    
    deny all;

}

访问http://localhost/nginx_cache_status，可查看缓存的命中次数、未命中次数等信息。

六、优化建议

• 静态文件缓存：对于图片、CSS、JS等静态文件，可直接在location块中配置expires指令，提升缓存效率：

  location ~* \.(jpg|jpeg|png|gif|css|js)$ {
      
      expires 30d;
        # 缓存30天
      add_header Cache-Control "public";
  
  }
      
  

• 动态内容缓存：对于动态内容（如PHP），可使用fastcgi_cache模块（类似proxy_cache），减少PHP-FPM的处理压力。
• 缓存大小调整：根据服务器存储空间和业务需求，合理设置max_size（如1-2GB），避免缓存占用过多磁盘空间。
• 缓存层级优化：levels=1:2可将缓存文件分散到多个子目录，提升文件系统的访问性能。

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