Caching là một trong những kỹ thuật đơn giản mà hiệu quả để tăng tốc độ tải website, đặc biệt là khi Nginx đóng vai trò Reverse Proxy. Sử dụng cache có thể làm giảm đáng kể tài nguyên tiêu thụ của hệ thống, đồng thời làm tăng trải nghiệm cho người dùng. Trong bài viết này, mình sẽ hướng dẫn các bạn cách cấu hình lưu cache trên Nginx.

Cơ chế của caching trên Nginx

Khi bật cơ chế caching, Nginx sẽ lưu kết quả trả về từ upstream server lại trên disk (hoặc RAM nếu ta cấu hình lưu cache trên shared memory /dev/shm) và dùng kết quả này để trả lời cho client mà không cần phải chuyển tiếp request cho upstream. Một số lợi ích mà caching đem lại cho cả hệ thống và người dùng:

• Tăng hiệu năng của ứng dụng/trang web: cache lại kết quả của những request tương tự nhau, không cần phải xử lý các request này nhiều lần.
• Tăng khả năng chịu tải của các upstream server.
• Tăng tính sẵn sàng cho dịch vụ: nginx sẽ trả kết quả cache cho người dùng nếu như các upstream server gặp sự cố không truy cập được.

Cơ chế caching của Nginx

Cơ chế caching cụ thể của Nginx như sau:

• 1a: Client A gởi một request tới nginx
• 1b: Trong cache key hiện tại không có key tương ứng với request của client A. Nginx sẽ chuyển request này cho các upstream server ở phía sau.
• 1c: Upstream server phản hồi và gởi lại kết quả cho Nginx, Nginx lưu lại kết quả này trong cache.
• 1d: Nginx gởi lại kết quả cho client.
• 2a: Client B gởi một request mới tương tự như request lúc nãy của client A.
• 2b: Nginx lấy lại kết quả phản hồi của client A lúc nãy trong cache và gởi cho client B mà không cần phải liên hệ với upstream server.

Quản lý cache

Có 2 tiến trình của Nginx quản lý bộ nhớ cache:

• Cache manager: được kích hoạt định kỳ để kiểm tra trạng thái của cache. Nếu kích thước của cache vượt quá giá trị max_size thì cache manager sẽ xóa bỏ phần dữ liệu ít được truy cập nhất.
• Cache loader: tiến trình này chỉ hoạt động duy nhất một lần ngay khi Nginx khởi động. Nó có nhiệm vụ nạp metadata của dữ liệu được cache trước đó vào bộ nhớ chung. Nạp lại toàn bộ cache khi nginx khởi động sẽ làm chậm Nginx, để giảm thiểu việc này, ta có thể cấu hình load cache tuần tự theo thời gian, mỗi lần sẽ load một phần cache lên.

Cấu hình load cache tuần tự trong nginx:

• loader_threshold – Thời gian mỗi lần nạp cache (miliseconds)
• loader_files – Số lượng file tối đa nginx nạp trong mỗi lần (mặc định là 100).
• loader_sleeps – Thời gian giữa mỗi lần nạp cache (miliseconds), mặc định là 50ms.

Trong ví dụ sau, nginx sẽ load tối đa 200 file trong cache tại folder /data/nginx/cache trong khoảng thời gian là 300ms, mỗi lần cách nhau 50ms (giá trị mặc định).

proxy_cache_path /data/nginx/cache keys_zone=one:10m loader_threshold=300 loader_files=200;

Bạn cũng có thể thay đường dẫn /data/nginx/cache => /dev/shm để cache trên RAM nếu muốn (ai cứng tay thì hãy thử 😉 )

Cấu hình Caching

Cache path

Để bật cơ chế caching, ta cần phải thêm chỉ thị proxy_cache_path trong block http { }

http {

...

proxy_cache_path /data/nginx/cache keys_zone=one:10m;

}

Set-Cookie

Nginx sẽ không cache các request có header Set-Cookie. Nhiều ứng dụng phía server chạy trên nền PHP, Java sẽ tạo ra cookie cho mỗi request và Nginx không thể cache được các request có dùng cookie. Để xử lý tình huống này, ta có thể cấu hình Nginx bỏ qua Set-cookie header như sau:

# Bỏ qua, không xử lý header Set-Cookie
proxy_ignore_headers Set-Cookie;

# Ta đẩy request lên upstream mỗi khi gặp hải header X-No-Cache từ client
proxy_no_cache $http_x_no_cache;

Caching directives

Một số lệnh cấu hình caching cơ bản của nginx:

Tham khảo

https://www.thuysys.com/toi-uu/tim-hieu-caching-va-cach-tang-toc-website-tren-nginx.html

https://www.digitalocean.com/community/tutorials/understanding-nginx-http-proxying-load-balancing-buffering-and-caching

https://www.nginx.com/blog/nginx-caching-guide/

http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_proxy_module.html

https://www.nginx.com/blog/tuning-nginx/

z.com/2015/03/30/nginx-caching-tutorial/