CentOS LNMP缓存策略探讨

一、Nginx缓存：静态与动态内容加速

Nginx作为LNMP的前端Web服务器，其缓存机制可显著减少后端请求压力，提升静态内容与动态页面的响应速度。

1. 静态文件缓存

通过expires指令设置静态文件（图片、CSS、JS等）的浏览器缓存时间，避免重复请求。例如：

location ~* \.(jpg|jpeg|png|gif|css|js|ico)$ {
    expires 30d;  # 缓存30天
    add_header Cache-Control "public, no-transform";
}

2. 动态内容缓存（proxy_cache）

针对PHP等动态内容，使用proxy_cache模块缓存后端响应。需配置以下参数：

缓存路径与参数：在http块中定义缓存目录、大小及层级：
```
proxy_cache_path /var/cache/nginx levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=1g inactive=60m use_temp_path=off;
```
- levels=1:2：缓存目录分为两级（如/var/cache/nginx/a/b/），提升IO效率；
- keys_zone=my_cache:10m：缓存区域名称为my_cache，内存占用10MB；
- max_size=1g：缓存最大容量1GB，超过后按LRU算法清理；
- inactive=60m：缓存项60分钟未被访问则自动删除。

启用缓存：在server或location块中关联缓存区域：

location / {
    proxy_cache my_cache;
    proxy_pass http://php_backend;  # 指向PHP-FPM后端
    proxy_cache_valid 200 302 10m;  # 200/302状态码缓存10分钟
    proxy_cache_valid 404 1m;       # 404状态码缓存1分钟
    add_header X-Proxy-Cache $upstream_cache_status;  # 显示缓存状态（HIT/MISS）
}

3. 缓存控制优化

缓存键定制：通过proxy_cache_key指定缓存唯一标识，避免不同参数导致重复缓存：
```
proxy_cache_key "$scheme$proxy_host$request_uri$is_args$args";
```
缓存方法限制：仅缓存GET/HEAD请求，避免POST等非幂等请求被缓存：
```
proxy_cache_methods GET HEAD;
```

缓存绕过：对携带Pragma: no-cache或Authorization头的请求禁用缓存：

proxy_cache_bypass $http_pragma $http_authorization;
proxy_no_cache $http_pragma $http_authorization;

二、PHP缓存：OPcache加速脚本执行

PHP脚本的重复编译是性能瓶颈之一，OPcache（PHP内置扩展）可缓存编译后的字节码，避免每次请求都重新解析。

1. 安装与启用

CentOS下通过YUM安装：

sudo yum install php-opcache  # PHP 7.x/8.x通用
sudo systemctl restart php-fpm

2. 关键配置（php.ini或php-fpm.conf）

[opcache]
zend_extension=opcache.so  # 启用扩展
opcache.enable=1           # 开启OPcache
opcache.memory_consumption=128  # 缓存内存大小（MB，根据PHP脚本量调整）
opcache.interned_strings_buffer=8  # interned字符串缓冲区大小
opcache.max_accelerated_files=4000  # 最大缓存文件数（需覆盖项目所有PHP文件）
opcache.revalidate_freq=60  # 检查脚本更新的频率（秒，0表示每次请求都检查）
opcache.fast_shutdown=1     # 快速关闭，减少PHP-FPM重启延迟

3. 注意事项

动态网站（如WordPress）需设置opcache.revalidate_freq为合理值（如60秒），避免缓存过期导致内容不一致；
静态页面可设置更长周期（如86400秒），减少IO开销。

三、MySQL缓存：查询与缓冲池优化

MySQL的缓存机制可减少磁盘IO，提升查询性能，主要包括查询缓存（Query Cache）、InnoDB缓冲池（Buffer Pool）和表缓存（Table Cache）。

1. 查询缓存（Query Cache）

作用：缓存SELECT查询结果，相同查询直接返回缓存数据。

配置与优化：

[mysqld]
query_cache_type=1  # 开启查询缓存（1=开启，0=关闭）
query_cache_size=64M  # 缓存大小（根据查询量调整，不宜过大）
query_cache_limit=2M  # 单个查询结果最大缓存大小

注意事项：MySQL 8.0及以上版本已移除查询缓存，建议用Redis/Memcached替代。

2. InnoDB缓冲池（Buffer Pool）

作用：缓存InnoDB表的索引和数据，减少磁盘读取。

配置建议：设置为服务器内存的50%-80%（如16GB内存设置8GB-12GB）：

[mysqld]
innodb_buffer_pool_size=8G  # 缓冲池大小
innodb_buffer_pool_instances=8  # 缓冲池实例数（多实例提升并发）

3. 表缓存（Table Cache）

作用：缓存已打开的表句柄，减少表打开/关闭次数。
配置建议：设置为表数量的1.5-2倍（可通过SHOW STATUS LIKE 'Open_tables'查看当前打开表数）：
```
[mysqld]
table_open_cache=2000  # 表缓存数量
```

四、外部缓存：Redis/Memcached加速热点数据

对于高并发场景，Redis（支持持久化、复杂数据结构）或Memcached（纯内存、高性能）可作为外部缓存，缓存热点数据（如用户会话、商品详情、查询结果），减轻数据库压力。

1. Redis配置与使用

安装：

sudo yum install redis php-redis  # PHP 7.x/8.x通用
sudo systemctl start redis

PHP代码示例：

$redis = new Redis();
$redis->connect('127.0.0.1', 6379);
$key = 'product_123';
if ($data = $redis->get($key)) {
    echo $data;  // 从缓存读取
} else {
    $data = $db->query("SELECT * FROM products WHERE id = 123")->fetch();
    $redis->set($key, $data, 3600);  // 缓存1小时
    echo $data;
}

2. Memcached配置与使用

安装：

sudo yum install memcached php-memcached
sudo systemctl start memcached

PHP代码示例：

$memcached = new Memcached();
$memcached->addServer('127.0.0.1', 11211);
$key = 'session_user_456';
$sessionData = $memcached->get($key);
if (!$sessionData) {
    $sessionData = $db->query("SELECT * FROM sessions WHERE user_id = 456")->fetch();
    $memcached->set($key, $sessionData, 1800);  // 缓存30分钟
}

五、缓存一致性：避免脏数据

缓存与数据库的一致性是关键问题，常见解决方案：

1. 缓存失效策略

主动删除：数据更新时，立即删除缓存中的旧数据（如用户修改头像后，删除头像缓存）：

// 更新数据库
$db->query("UPDATE users SET avatar = 'new.jpg' WHERE id = 123");
// 删除缓存
$redis->del('user_avatar_123');

延迟双删：数据库更新后，先删除缓存，再延迟1-5秒再次删除，避免并发请求导致脏数据。

2. 设置合理过期时间

为缓存设置TTL（Time To Live），即使未主动失效，也能自动清理旧数据（如商品详情缓存1小时）。

3. 缓存预热

在高峰期前（如双11凌晨），将热点数据（如热门商品、首页内容）预先加载到缓存中，避免冷启动时数据库压力激增。

六、缓存监控与调优

1. Nginx缓存监控

通过add_header X-Proxy-Cache $upstream_cache_status添加缓存状态头，使用curl -I查看：

curl -I http://example.com/image.jpg
# 返回X-Proxy-Cache: HIT（命中）或MISS（未命中）

2. Redis/Memcached监控

Redis：使用INFO stats查看命中率（keyspace_hits/keyspace_misses）；
Memcached：使用stats命令查看命中率。

3. MySQL缓存监控

查询缓存：SHOW STATUS LIKE 'Qcache%'（如Qcache_hits表示命中次数）；
InnoDB缓冲池：SHOW ENGINE INNODB STATUS（查看缓冲池利用率）。

通过以上缓存策略的组合应用，可显著提升CentOS LNMP架构的性能，应对高并发场景。需根据实际业务需求（如数据更新频率、访问量）调整缓存参数，定期监控缓存效果，确保缓存的有效性与一致性。

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