作者：Ulrich Kautz <br/>
編譯：鬍子大哈
翻譯原文：http://huziketang.com/blog/posts/detail?postId=58bd4dd1204d50674934c3b0 <br/>
英文原文：Mastering HTTP Caching – from request to response and everything
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CDN類的網站曾經一度雄踞 Alexa 域名排行的前 100。以前一些小網站不需要使用 CDN 或者根本負擔不起其價格，不過這一現象近幾年發生了很大的變化，CDN 市場上出現了很多按次付費，非公司性的提供商，這使得 CDN 變成人人都能負擔的起的一種服務了。本文講述的就是如何使用這種簡單易用的快取服務。
上篇文章《掌握 HTTP 快取——從請求到響應過程的一切（上）》我們討論了關於利用 HTTP 頭來解決快取問題，這篇文章我們將介紹快取和 Cookie之間的關係。
Cookies
你已經知道了快取頭是如何起作用的，現在我們來看下在快取裡面 cookie 起了什麼作用。首先， Cookie 的設定也在 HTTP 響應頭中，名字是 Set-Cookie。設定一個 cookie 的目的是標識這個使用者，就是說你需要為每個使用者設定一個 cookie。
想象一下快取的場景，你是否會快取一個包含了 Set-Cookie的 HTTP 響應，在快取時間內，每個人都會得到相同的 cookie 和同樣的使用者 session？你肯定不想這樣。
另外，使用者 session 狀態的改變可能會影響到響應內容的變化。一個簡單的場景：電商購物車。你給使用者要麼提供一個空購物車，要麼是使用者自己選了很多物品的購物車。同樣的道理，你不希望這個也被快取，畢竟每個使用者都應該有自己的購物車。
一個解決方法是在執行時通過 JavaScript 設定 Cookie，比如 Google Analytics。GA 通過 JS 設定 cookie，但這個 cookie 既不影響渲染，也不設定 Set-Cookie 頭。GA 會在目標網站上新增類似於 “you are tracked via Google Analytics” 的圖示，但是隻要這些改變都是在執行時新增進去的，就都沒有問題。
正確處理 cookie 和快取
首先你需要知道你網站的 cookie 的工作原理。cookie 是不是隻在特定時間使用（如在使用者登入過程中使用）？原則上，cookie 是不是會被注入到所有響應？
正如上一節所說的，不論何時伺服器返回了一個帶有 Set-Cookie 的響應，你都希望能夠保證它不會被快取。那麼問題就轉化成為，當你返回一個帶有“使用者特性”內容的響應時（如購物車），CDN /代理伺服器，會作何操作？
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如果沒設定
Set-Cookie，是不是允許快取呢？ -
如果設定了
Set-Cookie，是不是自動丟棄所有Cache-Control頭呢？
其實，如果從應用層面來講，你儘管可以去實現你所喜歡的 web 應用就可以了，至於 cookie 和 CDN 都是自動設定的。還是用 Apache 的 .htaccess 來作為例子來解釋：
# 1) 如果 cookie 沒設定，允許快取
Header set Cache-Control "public max-age=3600" "expr=-z resp(`Set-Cookie`)
# 2) 如果 cookie 被設定，不允許快取
Header always remove Cache-Control "expr=-n resp(`Set-Cookie`)
# 2a) 第二條的另一種形式，如果設定了 cookie，快取時間設定成0
Header set Cache-Control "no-cache max-age=0 must-revalidate" "expr=-n resp(`Set-Cookie`)
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規則1：如果沒設定
Set-Cookie，則給Cache-Control設定一個預設值； -
規則2：如果設定了
Set-Cookie，則忽略Cache-Control； -
規則2a：是規則2的另一種表示形式，設定最大快取時間是 0。
無 cookie 的訪問路徑
一些 CMS /框架還在使用一種暴力的方式種 cookie。而實際上，決定是否種 cookie 取決於不同的因素，比如會話時間因素。如果你有一個很高安全性的 web 應用，設定會話時間是 5 分鐘，那麼為每個響應設定一個新 cookie 都不過分。而假設你的應用連“使用者特性”都沒有，也就是說所有的東西對所有使用者都是公用的，那麼設定任何形式的 cookie 都是沒有道理的。
所以下面這個例子是否適合你自己，很大程度上依賴於你的應用到底是什麼型別的。我們來一起看一下，我先給一下這個例子的上下文關係：假設你有個新網站，你的所有文章都在 http://www.foobar.tld/news/it… 這個路徑下面。現在你希望能夠保證，所有訪問 /news/item/<ID> 的路徑都不包含 Set-Cookie，因為你確定不需要 cookie。
# 通用 PHP 重定向做法，將"?path=$1"寫到重定向規則裡
RewriteCond %{REQUEST_FILENAME} !-d
RewriteCond %{REQUEST_FILENAME} !-f
RewriteRule ^(.*)$ index.php?path=$1 [NC,L,QSA]
RewriteRule ^$ index.php [NC,L,QSA]
# 利用 query 中的 path= 來判斷
<If "%{QUERY_STRING} =~ m#path=news/item/[^&]+#">
Header always unset Set-Cookie
</If>
通過這樣的設定，你就可以保證所有訪問 /news/item/<ID> 的路徑都不包含 Set-Cookie。而到底是否應該設定 cookie，需要你根據你自己的應用特點來判斷。
設計出來的快取能力
有很多設計方案可以使你的 web 應用具有高快取性。鑑於本文僅僅是一篇文章而不是一本書，我不可能每個點都深入的來講，但是我可以著重提一下通用的方法。
我還用電商作為例子。假設電商網站首頁的 top 位置上展示了正在出售的物品，生成這些物品需要進行若干次的資料庫操作，代價比較大，因此希望把它們快取起來。但是，問題在於購物車，它是為那些登陸使用者準備的，所以希望得到的結果是： top 物品是一樣的，而針對登陸使用者展示購物車。
那麼優化策略首先要為每個使用者提供一個和登陸狀態無關的“通用”頁。然後通過 JavaScript 為已經生成的網頁提供購物車。站在使用者的視角，最終展示形式是一樣的。那麼現在你有了兩個請求（整個網頁請求 + 購物車請求），而不是一個請求（整個網頁請求，包含購物車）。ok，現在你可以把代價很大的部分，即 top 物品分離出來，把它們快取起來了。
這種方法或者其延伸方法，不適合已經開發好的專案。因為它可能會改變很多介面和檢視層（MVC 架構）的內容。最好你在一開始就設計好。
快取失效：busting 和 purging
使用 max-age 和 s-maxage 你已經可以很好地控制一個指定的響應被快取多長時間。但是這不足以適用於所有的情況。這些設定都是在返回響應時預設的，而現實情況往往是並不知道一個響應應該設定多久期滿。回想一下剛才電商首頁的例子：假設它包含了展示在 top 位置的 10 個實體。你設定了 max-age=900給這個首頁以保證每15分鐘重新整理一次。現在，其中 1 個實體由於釋出了太久了要被撤銷，那麼你就需要把之前的快取響應刪掉，這時候其實還沒到 15 分鐘，那麼該怎麼辦？
不要擔心，這是一個常見的問題，有很多方法解決。首先我們先來解釋一下術語：
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快取 busting，是用來解決瀏覽器長期快取問題，它通過版本標識來告訴瀏覽器該檔案有一個新的版本。這時瀏覽器將不會從本地快取取內容，而從源伺服器請求新版本的檔案。關於快取 busting的詳細介紹在這裡：What is Cache Busting?。
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快取 purging，表示直接從快取中刪除內容（即響應），以使得快取可以立馬得到更新。
用於版本管理的快取 busting
這種方法經常使用在 CSS 檔案、JS 檔案上。通常一個確切的版本號、一串雜湊或者時間戳都可以用作標識，如下面的例子：
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數字版本號：
style-v1.css，style.css?v=1 -
雜湊串版本：
style.css?d3b07384d113edec49eaa6238ad5ff00 -
時間戳版本：
styles.css?t=1486398121
這時候在釋出程式的時候，你只要注意檔案的版本就可以了。舉個例子，一個 HTML 網頁通過 <link rel="stylesheet" href=".."> 這種形式包含了一個 CSS 檔案。CSS 檔案將會被快取起來，這時如果你想讓你的新 CSS 檔案起作用，那麼用最新的版本號命名它就可以。如果不做任何變化的話，即便你更新了檔案，這個 HTML 還會使用快取中的舊 CSS 檔案。
快取 purging
不同 CDN 供應商清除快取的方式不一樣。很多供應商都是基於開源軟體 Varnish 來構建自己的 CDN 服務，所以一個通用的做法是在 HTPP 請求中使用 PURGE 結構，如：
PURGE /news/item/i-am-obsolete HTTP/1.1
Host: www.foobar.tld
使用這個請求通常需要許可權認證，或者是源確認（即 IP 白名單），不過不同供應商的要求也不一樣。
清除一個或幾個快取項比較容易，但是在某些場景下，卻不是這麼簡單。舉個例子，一個部落格的場景，部落格裡面都有關於作者的部分，現在你要改變關於作者的一些內容，那麼你需要手動清理所有包含了作者資訊的頁面。你確實可以一個一個手動清理，但是假設你有成千上萬個網頁被影響了，那問題就變得麻煩了。
下面介紹一個解決方案。
代理標籤
“代理標籤” 這個名字來源於 CDN 供應商 Fastly，不同供應商給它起的名字不一樣，比如還有叫它“快取標籤”的，Varnish 叫它 Hashtwo/Xkey，這裡我就不詳細介紹其他供應商的情況了。
不論它叫什麼，它們的目的都是一樣的：給響應打標籤。這樣你就可以輕鬆地從快取中刪除相關的標籤就可以，甚至都不用知道快取的到底是什麼東西。
還是拿<客戶端-代理-源端>來舉例子，源端返回一個含有代理標籤的響應：
HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html
Content-Length: 123
Surrogate-Key: top-10 company-acme category-foodstuff
這個例子中的標籤為：top-10， company-acme，和 category-foodstuff。這裡給一個電商的實際場景來理解其含義：這個響應包含了電商首頁的前 10 個物品，這些物品由 ACME 公司提供，並且其目錄類別都設定為食品類。
設定了標籤以後，當物品發生了變化以後，你只需要刪除包含有 company-acme 和 top-10 的標籤就可以了。是不是很簡單？
同樣，具體如何清除快取的操作方法，不同 CDN 供應商是不一樣的。
寫在最後
上面討論的更多的是理論上的做法，還有很多文章專門介紹不同的 CDN 的使用。如果你想深入瞭解的話，下面的資料每篇可能都是你需要的。
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