Was sind die HTTP-Caching-Mechanismen?

http-Caching-Mechanismen umfassen Cache-Header, Cache-Strategien, Cache-Treffer, Cache-Invalidierungen, Cache-Recycling, Cache-Konsistenz, Cache-Ersetzungsstrategien, Proxy-Caching, Browser-Caching, Komprimierung und Codierung, CDN-Caching usw. Detaillierte Einführung: 1. Cache-Header, bei dem es sich um in HTTP-Anforderungen und -Antworten enthaltene Metadaten handelt, die zur Steuerung des Cache-Verhaltens verwendet werden. 2. Cache-Richtlinie. Der Webserver verwendet die Cache-Richtlinie, um zu bestimmen, wie mit der Cache-Anforderung umgegangen wird. Wenn der Browser beim Durchsuchen dieselbe Ressource erneut anfordert und die Ressource bereits im Cache verfügbar ist, ruft der Browser sie direkt aus dem Cache ab und so weiter.

Das Betriebssystem dieses Tutorials: Windows 10-System, DELL G3-Computer.

Der HTTP-Caching-Mechanismus ist eine Technologie, die die Leistung von Webanwendungen durch die Speicherung gemeinsamer oder wiederverwendeter Daten verbessert. Der HTTP-Caching-Mechanismus kann dazu beitragen, unnötige Netzwerkübertragungen und Serverlast zu reduzieren und die Reaktionsgeschwindigkeit von Webanwendungen zu beschleunigen. Im Folgenden sind die Hauptinhalte des HTTP-Caching-Mechanismus aufgeführt:

1. Cache-Header : Cache-Header sind in HTTP-Anfragen und -Antworten enthaltene Metadaten, die zur Steuerung des Cache-Verhaltens verwendet werden. Hier sind einige gängige Cache-Header:

• Expires: Wird vom Server gesendet und definiert den Zeitpunkt, zu dem die Antwort abläuft, und teilt dem Browser mit, dass er die zwischengespeicherte Kopie vor Ablauf der Ablaufzeit weiter verwenden kann.
• Max-Age: Wird vom Client gesendet und definiert die maximale Zeit, die die Antwort zwischengespeichert werden kann, und weist den Server an, keine neue Kopie zu senden, sondern die zwischengespeicherte Kopie zu verwenden.
• If-Modified-Since: Wird vom Client gesendet und weist den Server an, eine neue Kopie zu senden, wenn die Ressource seit der letzten Anforderung nicht geändert wurde.
• ETag: Wird vom Server gesendet. Es handelt sich um eine Versionskennung einer bestimmten Ressource und wird verwendet, um zu vergleichen, ob sich die Version der Ressource geändert hat.

2. Cache-Richtlinien: Webserver verwenden Cache-Richtlinien, um zu bestimmen, wie Cache-Anfragen verarbeitet werden. Hier sind einige gängige Caching-Strategien:

• Aktualisierung erzwingen (Force-reload): Zwingt den Browser, den Cache zu ignorieren und Ressourcen neu zu laden. Geben Sie die URL in die Adressleiste des Browsers ein oder verwenden Sie die Tastenkombination Umschalt+F5, um den Browser zu zwingen, die Seite zu aktualisieren.
• Bedingtes Caching: Verwenden Sie die Header If-Modified-Since und ETag, um zu vergleichen, ob sich die Version der Ressource geändert hat, und senden Sie nur dann eine neue Kopie, wenn sich die Ressource ändert.
• Persistentes Caching: Definieren Sie die Ablaufzeit der Ressource im Expires-Header und teilen Sie dem Browser mit, dass er die zwischengespeicherte Kopie vor der Ablaufzeit weiter verwenden kann.

3. Cache-Treffer: Wenn der Browser dieselbe Ressource erneut anfordert und die Ressource bereits im Cache verfügbar ist, ruft der Browser die Ressource direkt aus dem Cache ab, anstatt eine Anfrage an den Server zu senden. Dies wird als Cache-Hit bezeichnet.

4. Cache-Fehler: Cache-Fehler treten auf, wenn der Browser die angeforderte Ressource nicht im Cache finden kann. In diesem Fall sendet der Browser eine Anfrage an den Server, um die neueste Ressource abzurufen.

5. Cache-Revalidierung: Wenn der Browser Ressourcen im Cache aktualisieren muss, kann er den Cache-Recycling-Mechanismus verwenden, um unnötige Netzwerkübertragungen zu vermeiden. Der Browser sendet eine Anfrage mit dem If-Modified-Since-Header und weist den Server an, eine neue Kopie zu senden, wenn die Ressource seit der letzten Anfrage nicht geändert wurde. Der Server prüft, ob sich die Version der Ressource geändert hat und sendet dementsprechend eine neue Kopie oder bestätigt, dass sich die Ressource nicht geändert hat.

6. Cache-Konsistenz: In einem verteilten System können mehrere Cache-Knoten Kopien derselben Ressourcen speichern. Um die Cache-Konsistenz sicherzustellen, müssen einige Mechanismen verwendet werden, um Daten zwischen verschiedenen Cache-Knoten zu synchronisieren. Zu den gängigen Cache-Konsistenzprotokollen gehören die ETag- und If-None-Match-Header von HTTP/1.1, das Redis-Protokoll usw.

7. Cache-Ersetzungsrichtlinien: Der Cache-Speicherplatz ist begrenzt, daher muss eine Strategie vorhanden sein, um alte Cache-Einträge zu ersetzen, um neue Einträge aufzunehmen. Zu den gängigen Strategien zum Ersetzen des Caches gehören die am wenigsten kürzlich verwendeten (LRU), die am wenigsten häufig verwendeten (LFU) usw. Diese Richtlinien können anhand von Faktoren wie Zugriffshäufigkeit, Ressourcengröße, Ressourcentyp usw. bestimmen, welcher Eintrag ersetzt werden soll.

8. Proxy-Caching: In einem verteilten System kann der Proxy-Server als Zwischenagent zwischen dem Client und dem Server dienen, um das Zwischenspeichern und Weiterleiten von Anforderungen zu unterstützen. Proxyserver können zwischengespeicherte Daten für mehrere Benutzer und Anfragen freigeben, wodurch der Netzwerkverkehr reduziert und die Leistung verbessert wird.

9. Browser-Caching: Der Browser ist für die Verwaltung des lokalen Caches verantwortlich, einschließlich der Speicherung von HTTP-Antworten, Linkressourcen in HTML-Dokumenten usw. Der Browser kann basierend auf der Cache-Control-Direktive im HTTP-Header entscheiden, wie er Cache-Anforderungen verarbeitet, z. B. Ressourcen direkt aus dem Cache abrufen, Anforderungen an den Server senden, um neue Ressourcen abzurufen usw.

10. Komprimierung und Kodierung: Das HTTP-Protokoll unterstützt die Komprimierung und Kodierung von Antworten, wie z. B. Gzip-Komprimierung, Deflate-Komprimierung usw. Diese Techniken können die Größe der Antworten reduzieren und dadurch die Netzwerkübertragungszeit und den Bandbreitenverbrauch reduzieren. Gleichzeitig kann der Browser die Antwort auch für die lokale Verwendung dekodieren und dekomprimieren.

11, CDN-Caching(CDN-Caching): Content Delivery Network (CDN) kann Ressourcen auf Edge-Servern auf der ganzen Welt zwischenspeichern, um Benutzern Dienste schneller bereitzustellen. Die CDN-Caching-Technologie kann die Netzwerklatenz reduzieren, das Benutzererlebnis verbessern und gleichzeitig die Belastung des Ursprungsservers verringern.

Zusammenfassend umfassen HTTP-Caching-Mechanismen verschiedene Caching-Header, Caching-Strategien, Cache-Treffer, Cache-Invalidierungen, Cache-Recycling, Cache-Konsistenz, Cache-Ersetzungsstrategien, Proxy-Caching, Browser-Caching und CDN-Caching sowie andere Technologien. Diese Technologien arbeiten zusammen, um die Leistung von Webanwendungen zu verbessern, Netzwerkübertragungen und Serverlast zu reduzieren, die Benutzererfahrung zu verbessern und vieles mehr. Die ordnungsgemäße Konfiguration und Verwendung von HTTP-Caching-Mechanismen kann Entwicklern dabei helfen, die Leistung und Reaktionsfähigkeit von Webanwendungen zu optimieren.

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