怎么使用nginx缓存服务器上的静态文件

发布时间：2022-04-27 14:22:51 作者：iii
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# 怎么使用nginx缓存服务器上的静态文件

## 前言

在现代Web应用中，静态文件（如图片、CSS、JavaScript等）占据了网站流量的重要部分。合理配置缓存可以显著提升网站性能，降低服务器负载，并改善用户体验。Nginx作为高性能的Web服务器和反向代理服务器，提供了强大的静态文件缓存功能。本文将详细介绍如何利用Nginx实现静态文件的高效缓存。

## 一、Nginx缓存基础概念

### 1.1 什么是静态文件缓存

静态文件缓存是指将不经常变更的静态资源存储在内存或磁盘中，当用户再次请求相同资源时，直接从缓存中响应，而不需要重新从文件系统读取或执行计算。

### 1.2 缓存带来的优势

- **提升响应速度**：缓存命中时响应时间可缩短90%以上
- **降低服务器负载**：减少磁盘I/O和CPU计算
- **节省带宽**：通过304 Not Modified响应减少数据传输
- **提高并发能力**：相同硬件配置下可服务更多用户

### 1.3 Nginx缓存类型

1. **浏览器缓存**：通过HTTP头控制客户端缓存
2. **代理缓存**：Nginx自身的缓存机制
3. **FastCGI缓存**：主要用于动态内容
4. **Memcached/Redis集成**：外部缓存系统

## 二、配置浏览器缓存

### 2.1 Expires指令

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

这会使匹配的文件在浏览器端缓存30天。

2.2 Cache-Control头

更现代的缓存控制方式：

location ~* \.(woff2?|ttf|eot|svg)$ {
    add_header Cache-Control "max-age=31536000, immutable";
}

immutable表示资源永远不会改变，适合版本化的静态资源。

2.3 ETag和Last-Modified

Nginx默认会发送ETag和Last-Modified头，支持条件请求：

location /static/ {
    etag on;
    if_modified_since exact;
}

三、配置Nginx代理缓存

3.1 基本缓存配置

在http上下文中定义缓存区：

http {
    proxy_cache_path /var/cache/nginx levels=1:2 keys_zone=STATIC:10m inactive=24h max_size=1g;
    
    server {
        location / {
            proxy_cache STATIC;
            proxy_cache_valid 200 1h;
            proxy_cache_use_stale error timeout updating;
            proxy_cache_lock on;
        }
    }
}

参数说明： - levels：缓存目录层级结构 - keys_zone：共享内存区域名称和大小 - inactive：不活跃缓存保留时间 - max_size：缓存总大小限制

3.2 缓存键设计

proxy_cache_key "$scheme$request_method$host$request_uri$cookie_lang";

3.3 缓存状态监控

location /nginx-cache-status {
    stub_status on;
    access_log off;
    allow 127.0.0.1;
    deny all;
}

四、高级缓存策略

4.1 缓存分层

proxy_cache_path /var/cache/nginx/level1 levels=1:2 keys_zone=LEVEL1:32m max_size=1g inactive=1h;
proxy_cache_path /var/cache/nginx/level2 levels=1:2 keys_zone=LEVEL2:32m max_size=10g inactive=1d;

location / {
    proxy_cache LEVEL1;
    proxy_cache_valid 200 302 10m;
    
    proxy_cache LEVEL2;
    proxy_cache_valid 200 302 1d;
}

4.2 缓存预热

使用curl或编写脚本预先请求关键资源：

warmup_urls=(
    "/style.css"
    "/app.js"
    "/logo.png"
)

for url in "${warmup_urls[@]}"; do
    curl -s -o /dev/null "http://localhost$url"
done

4.3 缓存清除

方法一：使用purge模块

location ~ /purge(/.*) {
    proxy_cache_purge STATIC "$scheme$request_method$host$1";
}

方法二：删除缓存文件

find /var/cache/nginx -type f -delete

五、性能优化技巧

5.1 开启sendfile

sendfile on;
tcp_nopush on;
tcp_nodelay on;

5.2 启用gzip压缩

gzip on;
gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml;

5.3 调整文件描述符

worker_rlimit_nofile 100000;

六、常见问题解决方案

6.1 缓存不生效检查步骤

检查nginx配置语法：nginx -t
确认请求URL匹配缓存规则
检查响应头是否包含Cache-Control
查看错误日志：tail -f /var/log/nginx/error.log

6.2 动态内容被缓存

解决方案：

location ~ \.php$ {
    proxy_cache_bypass $cookie_nocache $arg_nocache;
    proxy_no_cache $cookie_nocache $arg_nocache;
}

6.3 缓存过期问题

使用版本化文件名：

<link href="/style.css?v=1.2.3" rel="stylesheet">

七、实战配置示例

7.1 完整静态文件缓存配置

http {
    proxy_cache_path /var/cache/nginx levels=1:2 keys_zone=STATIC:50m inactive=30d max_size=10g use_temp_path=off;
    
    server {
        listen 80;
        server_name example.com;
        
        root /var/www/html;
        
        location ~* \.(js|css|png|jpg|jpeg|gif|ico|svg|woff2)$ {
            expires 1y;
            add_header Cache-Control "public, immutable";
            access_log off;
            
            proxy_cache STATIC;
            proxy_cache_valid 200 301 302 30d;
            proxy_cache_use_stale error timeout updating http_500 http_502 http_503 http_504;
            proxy_cache_lock on;
            proxy_cache_revalidate on;
        }
        
        location / {
            try_files $uri $uri/ /index.html;
        }
    }
}

7.2 CDN边缘节点配置

proxy_cache_path /var/cache/nginx levels=1:2 keys_zone=EDGE:100m inactive=1h max_size=10g;

server {
    location / {
        proxy_pass http://origin_server;
        proxy_cache EDGE;
        proxy_cache_valid 200 302 10m;
        proxy_cache_valid 404 1m;
        proxy_cache_background_update on;
    }
}

八、监控与维护

8.1 缓存命中率监控

log_format cache_stats '$remote_addr - $upstream_cache_status [$time_local] '
                      '"$request" $status $body_bytes_sent';

server {
    access_log /var/log/nginx/cache.log cache_stats;
}

8.2 定期清理旧缓存

设置cron任务：

0 3 * * * find /var/cache/nginx -type f -mtime +30 -delete

8.3 性能指标分析

使用工具： - ngxtop - GoAccess - Grafana + Prometheus

结语

合理配置Nginx静态文件缓存可以显著提升网站性能，但需要根据实际业务场景调整参数。建议在生产环境部署前进行充分的测试，并建立完善的监控机制。随着业务发展，可能需要考虑更复杂的缓存策略或引入CDN等解决方案。

记住：没有放之四海皆准的最佳配置，只有最适合您业务场景的配置方案。 “`

这篇文章涵盖了Nginx静态文件缓存的各个方面，从基础概念到高级配置，再到实战示例和运维建议。您可以根据实际需求调整配置参数，或进一步扩展某些章节的内容。