web 应用中常用的各种 cache详解

本文以Nginx，Rails，Mysql，Redis作为例子，换成其他web服务器，语言，数据库，缓存服务都是类似的。
以下是3层的示意图，方便后续引用：

1. 客户端缓存

一个客户端经常会访问同一个资源，比如用浏览器访问网站首页或查看同一篇文章，或用app访问同一个api，如果该资源和他之前访问过的没有任何改变，就可以利用http规范中的304 Not Modified 响应头(http://www.w3.org/Protocols/rfc2616/rfc2616-sec10.html#sec10.3.5)，直接用客户端的缓存，而无需在服务器端再生成一次内容。
在Rails里面内置了fresh_when这个方法，一行代码就可以完成：

class ArticlesController def show  @article = Article.find(params[:id])  fresh_when :last_modified => @article.updated_at.utc, :etag => @article endend

下次用户再访问的时候，会对比request header里面的If-Modified-Since和If-None-Match，如果相符合，就直接返回304，而不再生成response body。

但是这样会遇到一个问题，假设我们的网站导航有用户信息，一个用户在未登陆专题访问了一下，然后登陆以后再访问，会发现页面上显示的还是未登陆状态。或者在app访问一篇文章，做了一下收藏，下次再进入这篇文章，还是显示未收藏状态。解决这个问题的方法很简单，将用户相关的变量也加入到etag的计算里面：

  fresh_when :etag => [@article.cache_key, current_user.id]  fresh_when :etag => [@article.cache_key, current_user_favorited]

另外提一个坑，如果nginx开启了gzip，对rails执行的结果进行压缩，会将rails输出的etag header干掉，nginx的开发人员说根据rfc规范，对proxy_pass方式处理必须这样（因为内容改变了），但是我个人认为没这个必要，于是用了粗暴的方法，直接将src/http/modules/ngx_http_gzip_filter_module.c这个文件里面的这行代码注释掉，然后重新编译nginx：

  //ngx_http_clear_etag(r); 

或者你可以选择不改变nginx源代码，将gzip off掉，将压缩用Rack中间件来处理：

  config.middleware.use Rack::Deflater

除了在controller里面指定fresh_when以外，rails框架默认使用Rack::ETag middleware，它会自动给无etag的response加上etag，但是和fresh_when相比，自动etag能够节省的只是客户端时间，服务器端还是一样会执行所有的代码，用curl来对比一下。
Rack::ETag自动加入etag：

curl -v http://localhost:3000/articles/1< Etag: "bf328447bcb2b8706193a50962035619"< X-Runtime: 0.286958curl -v http://localhost:3000/articles/1 --header 'If-None-Match: "bf328447bcb2b8706193a50962035619"'< X-Runtime: 0.293798用fresh_when： curl -v http://localhost:3000/articles/1 --header 'If-None-Match: "bf328447bcb2b8706193a50962035619"'< X-Runtime: 0.033884