Ubuntu Nginx缓存配置详解

一、Nginx缓存概述

Nginx缓存是提升网站性能的关键技术，通过存储后端响应到本地磁盘，减少重复请求对后端的压力，缩短响应时间。Ubuntu环境下，Nginx缓存主要分为HTTP代理缓存（适用于静态资源、反向代理）和FastCGI缓存（适用于PHP等动态内容）。

二、基础准备

1. 安装Nginx

若未安装Nginx，可通过以下命令安装：

sudo apt update
sudo apt install nginx

2. 创建缓存目录

缓存文件需存储在专用目录（如/var/cache/nginx），并设置正确的权限：

sudo mkdir -p /var/cache/nginx
sudo chown -R www-data:www-data /var/cache/nginx  # Nginx默认用户为www-data

三、HTTP代理缓存配置（适用于静态资源、反向代理）

HTTP代理缓存通过proxy_cache系列指令实现，适用于反向代理后端服务（如Apache、Node.js）或静态资源。

1. 定义缓存路径与参数

在http块中添加proxy_cache_path指令，配置缓存存储细节：

http {
    proxy_cache_path /var/cache/nginx levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=1g inactive=60m use_temp_path=off;
    # 参数说明：
    # - /var/cache/nginx：缓存文件存储路径
    # - levels=1:2：缓存目录层级（1级目录+2级子目录，避免单目录文件过多）
    # - keys_zone=my_cache:10m：缓存区域名称（my_cache）及共享内存大小（10MB，用于存储缓存键）
    # - max_size=1g：缓存最大总大小（1GB），超过后自动清理旧文件
    # - inactive=60m：缓存文件60分钟未被访问则自动删除
    # - use_temp_path=off：禁用临时路径，直接写入缓存目录
}

2. 启用缓存并设置规则

在server或location块中添加以下指令，启用缓存并定义缓存行为：

server {
    listen 80;
    server_name example.com;
    
    location / {
        proxy_pass http://backend_server;  # 替换为后端服务器地址（如127.0.0.1:8080）
        proxy_cache my_cache;              # 使用名为my_cache的缓存区域
        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
        proxy_cache_use_stale error timeout updating http_500 http_502 http_503 http_504;  # 后端错误时使用陈旧缓存
        add_header X-Proxy-Cache $upstream_cache_status;  # 添加响应头，显示缓存状态（HIT/MISS/BYPASS）
    }
}

3. 关键指令说明

• proxy_cache：指定使用的缓存区域（需与proxy_cache_path中的keys_zone名称一致）。
• proxy_cache_valid：定义不同HTTP状态码的缓存时间（如200表示成功响应，404表示未找到）。
• proxy_cache_use_stale：在后端服务器出现错误（如500、超时）时，允许返回陈旧的缓存内容，提升可用性。
• add_header：添加X-Proxy-Cache头部，用于验证缓存是否生效（HIT表示命中，MISS表示未命中）。

四、FastCGI缓存配置（适用于PHP动态内容）

FastCGI缓存针对PHP等动态内容，通过fastcgi_cache系列指令实现，可显著减少PHP脚本的执行次数。

1. 定义FastCGI缓存路径与参数

在http块中添加fastcgi_cache_path指令：

http {
    fastcgi_cache_path /var/cache/nginx levels=1:2 keys_zone=fcgi_cache:10m max_size=1g inactive=60m use_temp_path=off;
    # 参数说明与proxy_cache_path类似，但专为FastCGI设计
}

2. 启用FastCGI缓存

在location块中（匹配PHP文件，如\.php$）添加以下指令：

server {
    listen 80;
    server_name example.com;
    
    location ~ \.php$ {
        include snippets/fastcgi-php.conf;  # 包含PHP-FPM配置（Ubuntu默认路径）
        fastcgi_pass unix:/run/php/php8.1-fpm.sock;  # 替换为PHP-FPM socket路径（根据版本调整）
        fastcgi_cache fcgi_cache;            # 使用名为fcgi_cache的缓存区域
        fastcgi_cache_valid 200 302 10m;     # 200/302状态码缓存10分钟
        fastcgi_cache_valid 404 1m;          # 404状态码缓存1分钟
        fastcgi_cache_use_stale error timeout updating http_500 http_502 http_503 http_504;
        fastcgi_cache_bypass $http_cache_control;  # 根据客户端Cache-Control头跳过缓存
        fastcgi_no_cache $http_cache_control;      # 根据客户端Cache-Control头禁用缓存
        add_header X-FastCGI-Cache $upstream_cache_status;  # 添加响应头，显示FastCGI缓存状态
    }
}

3. 关键指令说明

• fastcgi_cache：指定FastCGI缓存区域（需与fastcgi_cache_path中的keys_zone名称一致）。
• fastcgi_pass：指定PHP-FPM的socket或IP地址（需与PHP-FPM配置一致）。
• fastcgi_cache_bypass：当客户端发送Cache-Control: no-cache等头时，跳过缓存直接请求后端。
• fastcgi_no_cache：当客户端发送Cache-Control: no-cache等头时，不缓存响应。

五、静态文件缓存优化（可选但推荐）

对于图片、CSS、JS等静态文件，可直接通过expires指令设置浏览器缓存，减少Nginx的请求处理：

server {
    listen 80;
    server_name example.com;
    
    location ~* \.(jpg|jpeg|png|gif|ico|css|js|woff2)$ {
        expires 30d;  # 浏览器缓存30天
        add_header Cache-Control "public, no-transform";  # 允许公共缓存，禁止转换内容（如图片压缩）
    }
}

六、测试与验证

1. 测试配置语法

修改配置文件后，使用以下命令测试语法是否正确：

sudo nginx -t

若输出nginx: configuration file /etc/nginx/nginx.conf test is successful，则表示配置正确。

2. 重启Nginx

测试通过后，重启Nginx应用配置：

sudo systemctl restart nginx

3. 验证缓存生效

通过浏览器或curl命令访问网站，查看响应头中的缓存状态：

curl -I http://example.com/

• 若看到X-Proxy-Cache: HIT（HTTP代理缓存）或X-FastCGI-Cache: HIT（FastCGI缓存），则表示缓存生效。
• 若看到MISS，则表示缓存未命中（首次访问或缓存过期）。

七、常见问题排查

1. 缓存不生效

• 检查proxy_cache/fastcgi_cache指令是否正确指向缓存区域。
• 确认proxy_cache_path/fastcgi_cache_path目录存在且权限正确（www-data:www-data）。
• 查看Nginx错误日志（/var/log/nginx/error.log）获取详细信息。

2. 缓存占用过多磁盘空间

• 调整max_size参数（如从1g改为500m），限制缓存最大大小。
• 手动清理缓存目录（sudo rm -rf /var/cache/nginx/*），或通过inactive参数自动清理旧缓存。

通过以上配置，Ubuntu环境下的Nginx可高效利用缓存提升网站性能。根据实际需求（如动态内容更新频率、静态资源大小），可进一步调整缓存时间、层级结构等参数，实现最优性能。