HTTP协议

HTTP协议中的缓存控制

一、总览

HTTP协议中有以下的头部字段和缓存相关(很多内容都是复制的MDN的文档)

字段名 请求头包含 响应头包含 含义 出现的协议版本
Cache-Control 是否缓存、缓存时间、缓存验证等 HTTP/1.1
Pragma 只有一种用法:Pragma: no-cache。在响应头中没有规定 HTTP/1.0
Vary 它决定了对于未来的一个请求头,应该用一个缓存的回复(response)还是向源服务器请求一个新的回复 HTTP/1.1
If-Match 在请求方法为 GET 和 HEAD 的情况下,服务器仅在请求的资源满足此首部列出的 ETag 之一时才会返回资源。而对于 PUT 或其他非安全方法来说,只有在满足条件的情况下才可以将资源上传 HTTP/1.1
If-None-Match 对于 GET 和 HEAD 请求方法来说,当且仅当服务器上没有任何资源的 ETag 属性值与这个首部中列出的相匹配的时候,服务器端会才返回所请求的资源,响应码为 200 。对于其他方法来说,当且仅当最终确认没有已存在的资源的 ETag 属性值与这个首部中所列出的相匹配的时候,才会对请求进行相应的处理。 HTTP/1.1
If-Modified-Since 服务器只在所请求的资源在给定的日期时间之后对内容进行过修改的情况下才会将资源返回,状态码为200。如果请求的资源从那时起未经修改,那么返回一个不带有消息主体的304响应,而在 Last-Modified 首部中会带有上次修改时间。不同于If-Unmodified-Since, If-Modified-Since 只可以用在 GET 或 HEAD 请求中。 HTTP/1.1
If-Unmodified-Since 只有当资源在指定的时间之后没有进行过修改的情况下,服务器才会返回请求的资源,或是接受 POST 或其他 non-safe 方法的请求。如果所请求的资源在指定的时间之后发生了修改,那么会返回 412 (Precondition Failed) 错误。 HTTP/1.1
ETag TagHTTP响应头是资源的特定版本的标识符。这可以让缓存更高效,并节省带宽,因为如果内容没有改变,Web服务器不需要发送完整的响应。而如果内容发生了变化,使用ETag有助于防止资源的同时更新相互覆盖(“空中碰撞”) HTTP/1.1
Expires Expires 响应头包含日期/时间, 即在此时候之后,响应过期 HTTP/1.1
Last-Modified 包含源头服务器认定的资源做出修改的日期及时间。 它通常被用作一个验证器来判断接收到的或者存储的资源是否彼此一致。由于精确度比 ETag 要低,所以这是一个备用机制。包含有 If-Modified-Since 或 If-Unmodified-Since 首部的条件请求会使用这个字段。 HTTP/1.1
Date 消息生成的时间 HTTP/1.1
If-Range If-Range HTTP 请求头字段用来使得 Range 头字段在一定条件下起作用:当字段值中的条件得到满足时,Range 头字段才会起作用,同时服务器回复206 部分内容状态码,以及Range 头字段请求的相应部分;如果字段值中的条件没有得到满足,服务器将会返回 200 OK 状态码,并返回完整的请求资源。 HTTP/1.1

二、详细说明

一眼看上去,缓存相关的字段确实有很多。但是实际上,稍微理一理思路即可。

上面所有的字段都在围绕着3个点:

  • 1.是否要缓存
  • 2.缓存多久
  • 3.缓存是否有效

2.1 是否要缓存

一个HTTP的客户端(包括浏览器,以及CDN等缓存代理)如何知道当前的请求是否要缓存呢?

Cache-Control中,有下列取值来决定是否缓存:

public:表明响应可以被任何对象(包括:发送请求的客户端,代理服务器,等等)缓存。
private:表明响应只能被单个用户缓存,不能作为共享缓存(即代理服务器不能缓存它),可以缓存响应内容。
no-store:缓存不应存储有关客户端请求或服务器响应的任何内容。

2.2 缓存多久

源服务器上的内容可能随时发生变化,那么如何知道什么时候去检查缓存是否更新了呢?HTTP协议中有以下字段规定了一个缓存的有效期。

Cache-Control

max-age={seconds}:设置缓存存储的最大周期,超过这个时间缓存被认为过期(单位秒)。与Expires相反,时间是相对于请求的时间。
s-maxage={seconds}:覆盖max-age 或者 Expires 头,但是仅适用于共享缓存(比如各个代理),并且私有缓存中它被忽略。
max-stale[={seconds}]:表明客户端愿意接收一个已经过期的资源。 可选的设置一个时间(单位秒),表示响应不能超过的过时时间。
min-fresh={seconds}:表示客户端希望在指定的时间内获取最新的响应。

Expire

Expires: {http-date}: 表示在http-date之后,这个缓存就过期了。如果http-date是一个无效的时间值,则代表已过期。如果在Cache-Control响应头设置了 "max-age" 或者 "s-max-age" 指令,那么 Expires 头会被忽略。

Date和Last-Modified

如果在`Cache-Control`和`Expire`都没有返回的情况下,也可以通过`Date`头和`Last-Modified`头去计算缓存的有效期。缓存的寿命就等于头里面Date的值减去Last-Modified的值除以10。

2.3 缓存是否有效

源服务器上的内容可能随时发生变化, 那么HTTP客户端如果知道自己缓存的内容是否有效呢?这里要分几种情况:

  • 服务器的响应中有Cache-Control:must-revalidate头:当前缓存在有效时间内,此时缓存默认就是有效的。当前缓存过了有效时间,则会向服务器验证缓存是否过期。如果服务返回304,则代表缓存没有过期。
  • 服务器的响应中有Cache-Control: no-cachePragma:no-cache头:则表示每一次都要从服务器验证缓存是否过期。no-cache的优先级是要大于Pragma的

注:no-cache和must-revalidate的区别

在RFC7234中说到:

“must-revalidate” 响应头指令表示一旦该响应过期,这个缓存在向源服务器成功验证之前禁止使用。在任何情况下,一个缓存都必须遵循”must-revalidate”指令;特殊情况下,如果源服务器无法连接,必须生成504(Getway Timeout)响应。

“no-cache”响应头指令表示缓存在向源服务器成功验证之前禁止使用(注:不论缓存是否过期)。如果”no-cache”指令指明了一或多个字段,缓存可以被用来响应之后的请求。但是,在没有和源服务器进行验证的情况下,任何”no-cache”中列出的字段都禁止在之后的响应中被发送。这使得源服务器可以阻止某些字段被重复使用,但是仍然可以缓存响应的其他部分。

“no-cache”中的字段不仅仅限于http1.1协议中列举出来的字段。字段名是大小写不敏感的。使用双引号包围。

因此个人认为,在某些时候max-age=0;must-revalidate 可以等同于 no-cache。

那么这个验证机制是什么样的?也分几种情况

  • 根据文件指纹ETag:在服务器返回了一个文件的ETag的情况下,HTTP客户端可以根据If-None-MatchIf-Match来向服务器验证当前缓存是否过期。
  • 根据文件修改时间:在服务器返回了Last-Modified的情况下,HTTP客户端可以根据If-Unmodified-SinceIf-Modified-Since来向服务器验证当前缓存是否过期。
  • 一个比较特殊的If-RangeIf-Range通常出现在分段请求当中,用来分段请求的资源主体是否发生了变化。它的值既可以是etag,也可以是GMT时间戳。

注:因为Last-Modified精确到秒,在精确度上比ETag低,所以应该以ETag为主。

2.4 关于vary字段

上面说了三个点,但是没有涉及到vary字段。vary和缓存并不是直接相关的。取一段MDN的说明:

Vary 是一个HTTP响应头部信息,它决定了对于未来的一个请求头,应该用一个缓存的回复(response)还是向源服务器请求一个新的回复。它被服务器用来表明在 content negotiation algorithm(内容协商算法)中选择一个资源代表的时候应该使用哪些头部信息(headers).

在响应状态码为 304 Not Modified 的响应中,也要设置 Vary 首部,而且要与相应的 200 OK 响应设置得一模一样。

举个例子,如果服务器返回的网页是分手机版和电脑版的,一般我们会根据user-agent来判断浏览器是手机浏览器还是电脑上的浏览器。假设有一个中间代理的请求:

手机用户1请求index.html---------->中间代理------------>源服务器
电脑用户1请求index.html---------->中间代理------------>源服务器

在电脑用户1请求index.html时,中间代理会向原服务器请求还是直接使用本地缓存的副本呢?

如果原服务器在第一次请求时响应头中有vary:user-agent则会重新请求。因为两次请求的user-agent是不同的,因此缓存不能被重复使用。但是如果没有指定则使用本地缓存作为响应。


参考文档

HTTP缓存控制小结
HTTP 协议中 Vary 的一些研究
http://www.cnblogs.com/chyingp/p/no-cache-vs-must-revalidate.html
HTTP缓存

HTTP Caching | MDN

Cache-Control | MDN
Pragma | MDN
Vary | MDN
If-Match | MDN
If-None-Match | MDN
If-Modified-Since | MDN
If-Unmodified-Since | MDN
ETag | MDN
Expires | MDN
Last-Modified | MDN
If-Range | MDN

2 comments

serve static file 我一般用npm去安装http-server,本地调试的时候经常会用这个。

缓存这块他虽然规定了很多头部字段,但是很多字段的功能都是相近的。

Leave a Comment

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注