cache缓存机制

A. 浏览器缓存机制

有dns的地方,就有缓存。浏览器、操作系统、Local DNS、根域名服务器，它们都会对DNS结果做一定程度的缓存。

DNS查询过程如下:

首先搜索浏览器自身的DNS缓存,如果存在，则域名解析到此完成。
如果浏览器自身的缓存里面没有找到对应的条目，那么会尝试读取操作系统的hosts文件看是否存在对应的映射关系,如果存在，则域名解析到此完成。
如果本地hosts文件不存在映射关系，则查找本地DNS服务器(ISP服务器,或者自己手动设置的DNS服务器),如果存在,域名到此解析完成。
如果本地DNS服务器还没找到的话,它就会向根服务器发出请求,进行递归查询。

浏览器本地缓存失效后，浏览器会向CDN边缘节点发起请求。类似浏览器缓存,CDN边缘节点也存在着一套缓存机制。CDN边缘节点缓存策略因服务商不同而不同，但一般都会遵循http标准协议，通过http响应头中的
Cache-control: max-age 的字段来设置CDN边缘节点数据缓存时间。

当浏览器向CDN节点请求数据时，CDN节点会判断缓存数据是否过期，若缓存数据并没有过期，则直接将缓存数据返回给客户端；否则，CDN节点就会向服务器发出回源请求，从服务器拉取最新数据，更新本地缓存，并将最新数据返回给客户端。 CDN服务商一般会提供基于文件后缀、目录多个维度来指定CDN缓存时间，为用户提供更精细化的缓存管理。

CDN 优势
CDN节点解决了跨运营商和跨地域访问的问题，访问延时大大降低。
大部分请求在CDN边缘节点完成，CDN起到了分流作用，减轻了源服务器的负载。

http请求报文（request）
请求行
请求方法  空格  URL 空格  协议版本 回车符 换行符
请求头（通用信息头、请求头、实体头）
头部字段名 冒号  值  回车键 换行符
...
头部字段名 冒号  值  回车键 换行符
空行
回车符   换行符
实体主体（只有post请求有）
主体

http响应报文（response）
状态行
协议版本  空格  状态码 空格  状态码描述 回车符 换行符
响应头部
头部字段名 冒号  值   回车符 换行符
...
头部字段名 冒号  值   回车符 换行符
空行
回车符   换行符
响应正文
正文

浏览器初次向服务器发起请求后拿到请求结果，会根据响应报文中HTTP头的缓存标识，决定是否缓存返回的结果，是则将请求结果和缓存标识存入浏览器缓存中

浏览器每次发起请求，都会现在浏览器缓存中查找该请求的结果以及缓存标识
浏览器                浏览器缓存        服务器

——————第一次发起http请求——————>

<——没有该请求的缓存结果和缓存标识————

——————————————发起http请求——————————————>

<——————————返回该请求结果和缓存规则————————————

——将请求结果和缓存标识存入浏览器缓存——>

强制缓存就是向浏览器缓存查找结果，并根据该结果的缓存规则来决定是否使用该缓存结果的过程

强制缓存的情况分为三种：
1、不存在该缓存结果和缓存标识，强制缓存失效，直接向服务器发起请求
2、存在该缓存结果和缓存标识，但结果已经失效，强制缓存失效，使用协商缓存
3、存在该缓存结果和缓存标识，且该结果没有失效，强制缓存生效，直接返回该结果

控制强制缓存的字段：Expires，Cache-Control

Expires 是 HTTP/1.0 控制缓存的字段，值为服务器返回该请求的结果缓存时间
即再次发送请求是，客户端时间 小于 Expires的值，直接使用缓存结果

Cache-Control 是HTTP/1.1的规则，主要用于控制网页缓存，主要取值为：
public：所有的内容都缓存（客户端和代理服务器都可以缓存）
private：所有内容只有客户端可以缓存（默认值）
no-cache：客户端缓存内容，但是是否使用缓存则需要经过协商缓存来验证决定
no-store：即不使用强制缓存，也不使用协商缓存
max-age=xxx：缓存内容将在xxx秒后失效

Expires 是一个绝对值
Cache-Control 中 max-age 是相对值，解决了 Expires时期 服务端与客户端 可能出现时间差的问题

注：Expires和Cache-Control同时存在时，只有Cache-Control生效

协商缓存就是强制缓存失效后，浏览器携带缓存标识向服务器发起请求，由服务器根据缓存标识决定是否使用缓存的过程

协商缓存的两种情况：
1、协商缓存生效，返回304，继续使用缓存
过程：
浏览器                 浏览器缓存     服务器

————————发起http请求————————>

<——该请求的缓存结果失效，只返回缓存标识——

————————携带该资源的缓存标识，发起http请求————————>

<—————————————304，该资源无更新————————————

——————获取该请求的缓存结果——————>

<——————返回该请求的缓存结果——————

2、协商缓存失败，返回200和请求结果
过程：
浏览器                 浏览器缓存     服务器

————————发起http请求————————>

<——该请求的缓存结果失效，只返回缓存标识——

————————携带该资源的缓存标识，发起http请求————————>

<————————200，资源已更新，重新返回请求和结果———————

——将该请求结果和缓存标识存入浏览器缓存中—>

协商缓存的标识也是在响应报文的HTTP头中和请求结果一起返回给浏览器的

控制协商缓存的字段：
(1) Last-Modified/If-Modified-Since：Last-Modified是服务器响应请求是，返回该资源文件在服务器最后被修改的时间；If-Modified-Since再次发起请求时，携带上次返回的Last-Modified的值，服务器将该字段值与该资源最后修改时间对比，决定是否用缓存
(2)Etag/If-None-Match：Etag服务器响应请求时，返回当前资源文件的一个唯一标识，由服务器生成之；If-None-Match是再次发起请求时，携带上次返回的唯一标识Etag的值，服务器收到后，将该字段值与该资源在服务器上的Etag对比，一致 则返回304，否则返回200

注：Etag/If-None-Match优先级高于Last-Modified/If-Modified-Since，同时存在时只有Etag/If-None-Match生效

浏览器缓存分为：内存缓存 和 硬盘缓存

内存缓存特性：
(1)快速读取：内存缓存会将编译解析后的文件，存入该进程的内存中，便于下次运行时快速读取
(2)时效性：一旦关闭进程，进程内存清空

硬盘缓存特性：
永久性：直接写入硬盘文件中
复杂、缓慢：读取缓存对该缓存存放的硬盘文件进行I/O操作，重新解析

from memory cache：使用内存中的缓存

from disk cache：使用硬盘中的缓存

浏览器读取顺序：memory ——> disk

浏览器将js和图片等文件解析执行后直接存入内存缓存中，F5刷新页面时，from memory cache(使用内存中的缓存)
css文件存入硬盘中，F5刷新页面时，from disk cache(使用硬盘中的缓存)

参考文章
https://segmentfault.com/a/1190000017962411
https://www.cnblogs.com/chengxs/p/10396066.html

B. 数据库缓存机制是什么就是缓存是如何作用数据库的越详细越好。要对的。

缓存的介质一般是内存，所以读写速度很快。但如果缓存中存放的数据量非常大时，也会用硬盘作为缓存介质。缓存的实现不仅仅要考虑存储的介质，还要考虑到管理缓存的并发访问和缓存数据的生命周期。

C. WebCache web的缓存机制

1.webcache的简单介绍

 web缓存,是一种 缓存技术 ,用于临时存储(缓存)的网页文件,如HTML页面和图像等静态资源,减少带宽以及后端服务器的压力,通常一个WebCache也是一个 反向代理软件 ,既可以通过缓存响应用户的请求,当本地没有缓存时,可以代理用户请求至后端主机。

WebCache分为正向和反向之分，一般正向WebCache不常用,这次主要以反向WebCache为主。

2.webcache的由来

 1)由于程序具有局部性,而局部性分为： 时间局部性和空间局部性

A.时间局部性是指：在单位时间内,大部分用户访问的数据只是热点数据(热点数据指经常被访问的数据)

B.空间局部性是指：某新闻网站突然出来一个重大新闻,此新闻会被被反复访问。

3.webcache的变化性

  WebCache的新鲜度监测机制 ：数据都是可变的,所以缓存中的内容要做新鲜度检测.

4.缓存相关的HTTP首部:

HTTP协议提供了多个首部用以实现 页面缓存及缓存失效 的相关功能，这其中最常用的有：

1)Expires：HTTP/1.0,用于指定某web对象的过期日期/时间，通常为GMT格式；一般不应该将此设定过长的时间，一年的长度对大多场景来说足矣；其常用于为 纯静态内容 如JavaScripts样式表或图片指定缓存周期；

(2)Cache-Control：为了解决HTTP/1.0中对于新鲜度控制的策略而生,通过相对时间来控制缓存使用期限；

(3)Etag：响应首部，用于在 响应报文中为某web资源定义版本标识符 ；

(4)Last-Mofified：响应首部，用于回应客户端关于Last-Modified-Since或If-None-Match首部的请求，以通知客户端其请求的web对象最近的修改时间；

(5)If-Modified-Since：条件式请求首部，基于 请求内容的时间戳作验正 ,如果后端服务器数据的时间戳未发生改变则继续使用,反之亦然.

(6)If-None-Match：条件式请求首部； 通过Etag来跟后端服务器进行匹配 ，如果数据的Etag未发生改变,既不匹配,则响应新数据,否则继续使用当前数据.

(7)Vary：响应首部，原始服务器根据请求来源的不同响应的可能会有所不同的首部，最常用的是 Vary: Accept-Encoding，用于通知缓存机制其内容看起来可能不同于用户请求时 Accept-Encoding-header首部标识的编码格式；

(8)Age：缓存服务器可以发送的一个额外的响应首部，用于指定响应的有效期限；浏览器通常根据此 首部决定内容的缓存时长；如果响应报文首部还使用了max-age指令，那么缓存的有效时长为 “max-age减去Age”的结果；