Welcome to YARP - 5.壓縮、快取

y發表於2023-11-13
快取

目錄

Welcome to YARP - 1.認識YARP並搭建反向代理服務

Welcome to YARP - 2.配置功能

Welcome to YARP - 3.負載均衡

Welcome to YARP - 4.限流

Welcome to YARP - 5.身份驗證和授權

Welcome to YARP - 6.壓縮、快取

Welcome to YARP - 7.健康檢查

Welcome to YARP - 8.分散式跟蹤

介紹

閘道器的 快取和 壓縮是常見的效能最佳化手段 ，用於提高系統的響應速度和降低網路傳輸的開銷。

YARP 的 快取 和 壓縮 其實也是 .NET 本身的功能。只需要配置 .NET 本身的快取和壓縮功能即可。

快取

快取的主要目的是最佳化效能、提高效率，減少對後端服務的負擔。 我們可以對

頻繁請求的靜態資料或不經常更改的資料 進行 API 快取，從而降低對後端服務的請求次數，提高響應速度，減輕後端服務的負載。

也可以對 靜態資源 快取 如：css、js、影像等，從而 加速頁面載入速度，減輕伺服器壓力，提高使用者體驗。 等等。

基於 HTTP 的響應快取

用於快取的主 HTTP 標頭是 Cache-Control，它用於指定快取指令。 當請求從客戶端到達伺服器以及響應從伺服器返回客戶端時，這些指令控制快取行為。 請求和響應在代理伺服器之間移動，並且代理伺服器還必須符合 HTTP 1.1 快取規範。

Cache-Control 通用訊息頭欄位，被用於在 http 請求和響應中，透過指定指令來實現快取機制。快取指令是單向的，這意味著在請求中設定的指令，不一定被包含在響應中。

要使用快取，請求頭中必須攜帶 Cache-Control 標頭。同時響應頭中也要做相應的設定。

下表中顯示了常用 Cache-Control 指令

指令 操作
public 快取可以儲存響應。
private 響應不得由共享快取儲存。 專用快取可以儲存和重用響應。
max-age 客戶端不接受期限大於指定秒數的響應。 示例：max-age=60（60 秒），max-age=2592000（1 個月）
no-cache 請求時：快取不能使用儲存的響應來滿足請求。 源伺服器重新生成客戶端的響應，中介軟體更新其快取中儲存的響應。 響應時：響應不得用於未經源伺服器驗證的後續請求。
no-store 請求時：快取不得儲存請求。 響應時：快取不得儲存任何部分的響應。

相應的我們也要新增響應快取中介軟體：

若要測試響應快取，請使用 Fiddler、Postman 或其他可以顯式設定請求標頭的工具。顯式設定上述的請求標頭。

配置中介軟體

在 中 Program.cs ，將響應快取中介軟體服務 AddResponseCaching 新增到服務集合中，並將應用配置為將中介軟體與 UseResponseCaching 擴充套件方法一起使用。 UseResponseCaching 將中介軟體新增到請求處理管道中：

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

builder.Services.AddReverseProxy()//新增ReverseProxy相關服務到DI
    .LoadFromConfig(builder.Configuration.GetSection("ReverseProxy"));//從配置檔案中載入ReverseProxy的設定

builder.Services.AddResponseCaching(options =>
{
    options.UseCaseSensitivePaths = false; //確定是否將響應快取在區分大小寫的路徑上。 
    options.SizeLimit = options.SizeLimit * 10; // 響應快取中介軟體的大小限制（以位元組為單位） 1G
});

var app = builder.Build();

if (app.Environment.IsDevelopment())
{
    app.UseSwagger();
    app.UseSwaggerUI();
}

// 使用 CORS 中介軟體時，必須在 UseResponseCaching 之前呼叫 UseCors。
// app.UseCors();
app.UseRouting();

// 攔截請求並判斷 請求頭中是否包含 CacheControl 標頭，如果沒有則加上快取標頭
app.Use(async (context, next) =>
{
    var header = context.Request.Headers;
    var cacheControl = header.CacheControl;
    if (!string.IsNullOrEmpty(header.CacheControl))
    {
        header.CacheControl = new Microsoft.Extensions.Primitives.StringValues("max-age");
    }

    await next(context);
});
app.UseResponseCaching();
app.Use(async (context, next) =>
{
    context.Response.GetTypedHeaders().CacheControl =
        new Microsoft.Net.Http.Headers.CacheControlHeaderValue()
        {
            Public = true,
            MaxAge = TimeSpan.FromSeconds(10)
        };

    context.Response.Headers[Microsoft.Net.Http.Headers.HeaderNames.Vary] = new string[] { "Accept-Encoding" };

    await next(context);
});
app.MapReverseProxy();

app.MapGet("/", () => DateTime.Now.ToLongTimeString());

app.Run();

以上示例中：

  • Cache-Control：快取可快取響應長達10秒。
  • Vary：將中介軟體配置為僅當後續請求的 Accept-Encoding 標頭與原始請求頭匹配時才提供快取的響應。

app.Use(async (context, next) =>
{
var header = context.Request.Headers;
var cacheControl = header.CacheControl;
if (!string.IsNullOrEmpty(header.CacheControl))
{
header.CacheControl = new Microsoft.Extensions.Primitives.StringValues("max-age");
}

await next(context);

});

可以看到我們先設定了 請求頭的 快取標頭，如果 沒有此 設定，幾乎所有瀏覽器（標頭值）都會傳送 CacheControl：no-cache 或其他值，強制執行非快取頁面請求，這會導致 ResponseCachingMiddleware 實現忽略此請求（忽略快取）並將其傳遞到伺服器以檢索資料。 如果你用 postman 或者 fiddle則可以主動這隻CacheControl標頭值為上述說的那幾種。

上述示例中我們先 新增了 YARP 服務，然後新增了 AddResponseCaching 響應的快取服務，然後攔截了請求並設定快取標頭，再開啟了 UseResponseCaching() 響應快取中介軟體。接下來設定了 [響應頭的標頭值]( ASP.NET Core 中的響應快取中介軟體 | Microsoft Learn )，最後開啟了 代理 中介軟體。原始碼已上傳GitHub.

壓縮

網路頻寬是一種有限資源。 減小響應大小通常可顯著提高應用的響應速度。 減小有效負載大小的一種方式是壓縮應用的響應。 但是 YARP 預設是禁用解壓縮的，因為它會增加 CPU 開銷。

什麼時候使用 響應壓縮 中介軟體？

在 IIS、Apache 或 Nginx 中使用基於伺服器的響應壓縮技術。

而 HTTP.sys 伺服器和 Kestrel 伺服器當前不提供內建壓縮支援，這時候就需要使用響應壓縮中介軟體了。

我們使用 YARP 的直接轉發來 演示一下 壓縮功能，當然壓縮是 .NET 本身自帶的功能，你也可以透過新增壓縮中介軟體來開啟響應壓縮。

程式碼示例：

using System.Diagnostics;
using System.Net;
using Yarp.ReverseProxy.Forwarder;
using Yarp.ReverseProxy.Transforms;

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

builder.Services.AddHttpForwarder();

// Add services to the container.

var app = builder.Build();

// Configure our own HttpMessageInvoker for outbound calls for proxy operations
var httpClient = new HttpMessageInvoker(new SocketsHttpHandler()
{
    UseProxy = false,
    AllowAutoRedirect = false,
    AutomaticDecompression = DecompressionMethods.GZip, // 設定響應壓縮方式
    UseCookies = false,
    ActivityHeadersPropagator = new ReverseProxyPropagator(DistributedContextPropagator.Current),
    ConnectTimeout = TimeSpan.FromSeconds(15),
});

// Setup our own request transform class
var transformer = new CustomTransformer(); // or HttpTransformer.Default;
var requestConfig = new ForwarderRequestConfig { ActivityTimeout = TimeSpan.FromSeconds(100) };

app.UseRouting();

// Configure the HTTP request pipeline.

app.MapForwarder("/{**catch-all}", "http://localhost:5047", requestConfig, transformer, httpClient);

app.Run();

/// <summary>
/// 自定義請求轉換
/// </summary>
class CustomTransformer : HttpTransformer
{
    ///<summary>
    /// A callback that is invoked prior to sending the proxied request. All HttpRequestMessage
    /// fields are initialized except RequestUri, which will be initialized after the
    /// callback if no value is provided. The string parameter represents the destination
    /// URI prefix that should be used when constructing the RequestUri. The headers
    /// are copied by the base implementation, excluding some protocol headers like HTTP/2
    /// pseudo headers (":authority").
    ///</summary>
    ///<param name="httpContext">傳入請求</param>
    ///<param name="proxyRequest">傳出的代理請求</param>
    ///<param name="destinationPrefix">所選目標伺服器的uri字首，可用於建立RequestUri</param>
    public override async ValueTask TransformRequestAsync(HttpContext httpContext, HttpRequestMessage proxyRequest, string destinationPrefix, CancellationToken cancellationToken)
    {
        // 轉發所有頭部資訊
        await base.TransformRequestAsync(httpContext, proxyRequest, destinationPrefix, cancellationToken);
        // 自定義查詢query 值
        var queryContext = new QueryTransformContext(httpContext.Request);
        queryContext.Collection.Remove("param1");
        queryContext.Collection["s"] = "xx2";
        // 分配自定義 URI。在此處連線時請注意額外的斜槓。RequestUtilities.MakeDestinationAddress 是一個安全的預設值。
        proxyRequest.RequestUri = RequestUtilities.MakeDestinationAddress("http://localhost:5047", httpContext.Request.Path, queryContext.QueryString);
        // 禁止原始請求標頭，使用目標 Uri 中的標頭
        proxyRequest.Headers.Host = null;
    }
}

上述示例中，我們使用了 YARP 的直接轉發模式，不需要新增 YARP 服務和中介軟體，但是要新增 這個東西 AddHttpForwarder，然後配置 自定義請求轉換 類。並開啟 壓縮模式為 GZip。

如果想看效果記得使用fiddle 抓取請求的返回值檢視原始請求，因為postman和瀏覽器客戶端 都會預設對常用的壓縮格式的資料進行解壓縮。

如果伺服器本身支援壓縮，請使用 基於伺服器的壓縮技術。而 HTTP.sys 伺服器和 Kestrel 伺服器 是不支援壓縮技術的，所以這時候才考慮使用 壓縮中介軟體。

總結

本章我們介紹了 YARP 的快取和壓縮功能，其實也都是 .NET 自身的功能，如果瞭解使用過 .NET的 快取 和 壓縮 中介軟體很容易就能理解。本章示例程式碼已上傳GitHub，建議把程式碼down下來自己實驗一下，再去配合理解。

有什麼問題歡迎留言交流。

下篇文章我們繼續介紹 YARP 的健康檢查功能。

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