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全站緩存時代

Zhuxy / 3326人閱讀

摘要：頁面緩存的方案純靜態頁面直接放。原則靜態頁面緩存，動態部分異步請求。靜態部分也是模板渲染過來的，瀏覽器會從或者后臺緩存中獲取到靜態頁面。

原則：動靜分離，分級緩存，主動失效。

Web 開發中，接口會被分為以下幾類：

純靜態頁面。打死我都不會修改的頁面。很長一段時間內，基本上不會修改。比如：關于我們。

純動態頁面。實時性，個性化要求比較高。頁面變化很大，或者每個用戶看到的都不一樣，比如：朋友圈。

短時靜態頁面。在一定時間內基本不會變化，或者是容忍不需要實時更新。比如：文章、新聞。

動靜結合頁面。這個頁面既有動態，也有靜態內容。也是實際應用中最多的。

對于以上類型的頁面，可以做不同的緩存方案。各位大神們應該根據自己業務的情況，靈活調整緩存方案。以下內容可以作為參考。

模板渲染

高速發展的模板引擎，給前端渲染帶來了活力。Mustache、jade、hbs 靈活的模板語法讓頁面開發變得更省力和高效。

HtmlDOM == VeiwEngine.render(template ,data);

瀏覽器只認識 DOM 結構的字符串，也就是常說的 HTML5 格式。對于前端來渲染 DOM,還是后端渲染的問題，在此不用討論，為了情況前端的性能和體驗，后端渲染會更合適。對于同一個頁面，每次請求都會產生一次渲染嗎？渲染總是要計算的，這樣多浪費服務器性能啊！確實是這樣，除非你用了緩存。

頁面緩存的方案 1. 純靜態頁面

直接放 CDN。純靜態頁面的訪問量一般不會很大，程序直接響應也是可以的。

2. 純動態頁面

都說是動態頁面了，那就不要做頁面緩存了。可以考慮做數據緩存，或者是 redis、DB 緩存。

3. 短時靜態頁面

1. 服務器端文件緩存

請求-->處理接口--> 模板渲染 ---> 存儲文件---> 響應文件

緩存動態頁面，你也可以把生成的文件存到 CDN，然后讓 CDN 去響應請求。如果你的請求需要過一些驗證，那就把文件存儲到服務器，由業務服務器去響應請求。文件還有一個好處是：流。例如：FileReadStream.pipe(ResponseStream)。響應的時候，不需要把文件的內容加載到內存，而是直接用 stream 的方式響應。但是弊端也不少，文件存儲，會有并發讀寫死鎖問題。

還有一個問題，分布式系統。可能你有 A、B、C 三個服務器。A 服務器生成了一個文件，還需要實時同步到 B 和 C。當然也可以讓 A、B、C 掛載同一個磁盤。問題又來了，這個文件要不要備份呢？

2. Redis Cache

請求--> 接口接口---> 模板渲染 --> 存儲數據--> 響應 DOM

把請求的 url 當做 key，把模板渲染好的數據當做值，然后根據緩存規則，把數據存儲到 redis。

這種小成本的緩存在我們的系統中有實踐，的確大幅提高了系統的響應時間和 QPS，頁面的請求大部分是從 redis 讀數據，然后返回，單機測試過極限性能，14k QPS。簡單描述一下。我們稱之為靜態化staticize

開始請求

請求校驗，filter 等等

查詢緩存 redis

如果有緩存，則直接響應

沒有緩存，查詢數據，重新渲染，存儲到 redis.

響應

如果需更新緩存，只需要刪掉對應的redis 值

4. 動靜結合的頁面

這種頁面在實際情況中更常見。原則：靜態頁面緩存，動態部分異步請求。

靜態部分也是模板渲染過來的，瀏覽器會從 CDN 或者后臺緩存中獲取到靜態頁面。頁面響應的時間和瀏覽器的渲染會直接影響用戶體驗。動態更新的部分一般會在一些細節部分，比如頁面的登錄狀態。對于所有用戶來說，我看到的這個頁面，只有用戶頭像部分會不一致。如果系統為每個用戶生成一個靜態頁面成本就太高了，而且完全沒必要。

這個頁面就變成了：頁面 == 短時靜態頁面 + 局部動態頁面。

『用戶狀態信息』這個特殊的動態內容，還需要用到本地的緩存機制。用戶在切換頁面的時候，每個頁面都需要動態加載用戶信息，所以我們的做法是在第一次請求到這個信息的時候，存儲到 localStorage，然后設置過期時間。退出的時候，主動清理 localStorage。

比如：個性化，個人推薦這種因人而異的板塊都可以做成局部動態頁面的形式。

5. 數據緩存

以上的方案同樣適用于異步請求。

對于CDN 或者其他緩存來說，緩存不知道你存的內容是 DOM 還是 JSON，還是其他格式。它只是幫你存儲數據。你同樣可以的把，數據接口、局部 DOM 結構（非完整 html 格式）存儲到 CDN 或者是 redis 中。比如：頁面的配置信息，或者從相關推薦系統請求的 dom 結構。

緩存更新

一般會有主動失效和自動失效緩存機制。

CDN 和 redis 等緩存都可以根據規則設置緩存時間。緩存過期后，會再次獲取新的數據。
主動更新一般會用 API 調用方式實現。比如刪除 key,或者調用 CDN 接口進行刪除操作

緩存穿透

一般會在第一次請求的時候生成緩存，如果服務器端沒有緩存，然后在同一時刻出現高并發請求，請求會直接到達業務邏輯部分，很可能導致系統直接掛掉。

解決辦法：

主動創建緩存。緩存求由系統定時創建。

請求的時候設置標志位。第一個請求到達，標識這個 url 正在創建緩存，其他請求進入等待隊列。

全站 CDN 加速

CDN 動態加速如下圖所示：

例如我的網站有以下接口和頁面：

http://www.localhost.com/ // 短時緩存，動靜結合

http://www.localhost.com/api/user/1 // 純動態

http://www.localhost.com/post/hello-world // 永久靜態

所以，1、3頁面會放到 CDN，2 直接去源站請求。怎么做到呢？

在 CDN 配置自主源站。意味著請求 CDN 地址的時候，CDN 會去源站請求數據，然后緩存到 CDN 節點。

設置緩存規則

/ 緩存 1 分鐘
/post/* 緩存 1 年
/api/ 不設置緩存

cname www.localhost.com 到 CDN 提供的空間域名

多平臺 Mulit Origin

一個 URL 可能會在不同的平臺有不同的返回和表現形式。

產品的想法都是很完美，一個按鈕在不同的平臺會有不同的顯示狀態。實際情況非常復雜，在我們的系統中，出現過一個頁面出現在 七 個平臺，每個平臺的顯示效果會不一致。不管是模板渲染，或者是 js 處理按鈕狀態等等都是非常復雜的，或者 pc 和移動端頁面表現出樣式和結構差異。如果還要把這個頁面放到緩存，就更加復雜了。

為每個平臺生成一份緩存？可以！

平臺的識別來自 UserAgent，不同的瀏覽器或者 app，都有不同的UserAgent。不同的來源我們稱之為 Origin。Origin + url 就可以生成唯一的 key，去識別唯一的緩存。緩存不限于 redis 和 文件緩存。

CDN 識別來源去讀取不同的文件，就需要 CDN 那邊做一些開發工作了。Upyun、七牛這邊暫時不支持的。BAT這種大公司他們自己維護的 CDN 就能完美地做到。

另一種思路：

1個項目，兩個域名，2個動態 CDN。PC 和移動端頁面分離、接口共享。

例如：為同一個項目配置兩個域名：www.localhost.com 和 m.www.localhost.com，同時為這兩個域名各設置一個動態 CDN。

由一項目提供兩個域名服務，比如：IndexController.main 處理請求 /homepage，移動端和 PC 端的請求路徑分別為

http://m.www.localhost.com/homepage

http://www.localhost.com/homepage

main action 會根據請求來源url，分別渲染不同的頁面。不同的域名頁面，也就被不同的動態 CDN 緩存起來。

對于 /api/xxxx的接口，自然不需要做 PC 和移動端或者其他平臺的區分，一個 action 就可以解決了。這樣就避免了維護兩套系統的問題。

結語

以上，全站緩存基本完成。

不要憑空去拉高 QPS或者亂用緩存，根據你的業務和實際情況來對待。最重要的事情就是要牢記：保持簡潔，按需使用。

參考文獻

Upyun 自動動靜分離

天貓瀏覽型應用的CDN靜態化架構演變

靜態化

高性能服務器架構思路

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