對于一個日訪問量達到百萬級的網(wǎng)站來說，速度很快就成為一個瓶頸。除了優(yōu)化內(nèi)容發(fā)布系統(tǒng)的應(yīng)用本身外，如果能把不需要實時更新的動態(tài)頁面的
輸出結(jié)果轉(zhuǎn)化成靜態(tài)網(wǎng)頁來發(fā)布，速度上的提升效果將是顯著的，因為一個動態(tài)頁面的速度往往會比靜態(tài)頁面慢2－10倍，而靜態(tài)網(wǎng)頁的內(nèi)容如果能被緩存在內(nèi)存
里，訪問速度甚至?xí)仍袆討B(tài)網(wǎng)頁有2－3個數(shù)量級的提高。
后臺的內(nèi)容管理系統(tǒng)的頁面輸出遵守可緩存的設(shè)計，這樣就可以把性能問題交給前臺的緩存服務(wù)器來解決了，從而大大簡化CMS系統(tǒng)本身的復(fù)雜程度。
靜態(tài)緩存和動態(tài)緩存的比較
靜態(tài)頁面的緩存可能有2種形式：其實主要區(qū)別就是CMS是否自己負責(zé)關(guān)聯(lián)內(nèi)容的緩存更新管理。
- 靜態(tài)緩存：是在新內(nèi)容發(fā)布的同時就立刻生成相應(yīng)內(nèi)容的靜態(tài)頁面，比如：2003年3月22日，管理員通過后臺內(nèi)容管理界面錄入一篇文章后，就立刻
生成http://www.chedong.com/tech/2003/03/22/001.html這個靜態(tài)頁面，并同步更新相關(guān)索引頁上的鏈接。
- 動態(tài)緩存：是在新內(nèi)容發(fā)布以后，并不預(yù)先生成相應(yīng)的靜態(tài)頁面，直到對相應(yīng)內(nèi)容發(fā)出請求時，如果前臺緩存服務(wù)器找不到相應(yīng)緩存，就向后臺內(nèi)容管理服務(wù)器發(fā)出請求，后臺系統(tǒng)會生成相應(yīng)內(nèi)容的靜態(tài)頁面，用戶第一次訪問頁面時可能會慢一點，但是以后就是直接訪問緩存了。
如果去ZDNet等國外網(wǎng)站會發(fā)現(xiàn)他們使用的基于Vignette內(nèi)容管理系統(tǒng)都有這樣的頁面名稱：0,22342566,300458.html。其實這里的0,22342566,300458就是用逗號分割開的多個參數(shù)：
第一次訪問找不到頁面后，相當(dāng)于會在服務(wù)器端產(chǎn)生一個doc_type= 0&doc_id=22342566&doc_template=300458的查詢，
而查詢結(jié)果會生成的緩存的靜態(tài)頁面： 0,22342566,300458.html
靜態(tài)緩存的缺點：
- 復(fù)雜的觸發(fā)更新機制：這兩種機制在內(nèi)容管理系統(tǒng)比較簡單的時候都是非常適用的。但對于一個關(guān)系比較復(fù)雜的網(wǎng)站來說，頁面之間的邏輯引用關(guān)系就成為
一個非常非常復(fù)雜的問題。最典型的例子就是一條新聞要同時出現(xiàn)在新聞首頁和相關(guān)的3個新聞專題中，在靜態(tài)緩存模式中，每發(fā)一篇新文章，除了這篇新聞內(nèi)容本
身的頁面外，還需要系統(tǒng)通過觸發(fā)器生成多個新的相關(guān)靜態(tài)頁面，這些相關(guān)邏輯的觸發(fā)也往往就會成為內(nèi)容管理系統(tǒng)中最復(fù)雜的部分之一。
- 舊內(nèi)容的批量更新： 通過靜態(tài)緩存發(fā)布的內(nèi)容，對于以前生成的靜態(tài)頁面的內(nèi)容很難修改，這樣用戶訪問舊頁面時，新的模板根本無法生效。
在動態(tài)緩存模式中，每個動態(tài)頁面只需要關(guān)心，而相關(guān)的其他頁面能自動更新，從而大大減少了設(shè)計相關(guān)頁面更新觸發(fā)器的需要。
以前做小型應(yīng)用的時候也用過類似方式：應(yīng)用首次訪問以后將數(shù)據(jù)庫的查詢結(jié)果
在本地存成一個文件，下次請求時先檢查本地緩存目錄中是否有緩存文件，從而減少對后臺數(shù)據(jù)庫的訪問。雖然這樣做也能承載比較大的負載，但這樣的內(nèi)容管理和
緩存管理一體的系統(tǒng)是很難分離的，而且數(shù)據(jù)完整性也不是很好保存，內(nèi)容更新時，應(yīng)用需要把相應(yīng)內(nèi)容的的緩存文件刪除。但是這樣的設(shè)計在緩存文件很多的時候
往往還需要將緩存目錄做一定的分布，否則一個目錄下的文件節(jié)點超過3000，rm *都會出錯。
這時候，系統(tǒng)需要再次分工，把復(fù)雜的內(nèi)容管理系統(tǒng)分解成：內(nèi)容輸入和緩存這2個相對簡單的系統(tǒng)實現(xiàn)。
- 后臺：內(nèi)容管理系統(tǒng)，專心的將內(nèi)容發(fā)布做好，比如：復(fù)雜的工作流管理，復(fù)雜的模板規(guī)則等……
- 前臺：頁面的緩存管理則可以使用緩存系統(tǒng)實現(xiàn)
所以分工后：內(nèi)容管理和緩存管理2者，無論哪一方面可選的余地都是非常大的：軟件（比如前臺80端口使用SQUID對后臺8080的內(nèi)容發(fā)布管理系統(tǒng)進行緩存），緩存硬件，甚至交給akamai這樣的專業(yè)服務(wù)商。
面向緩存的站點規(guī)劃
一個利用SQUID對多個站點進行做WEB加速http acceleration方案：
原先一個站點的規(guī)劃可能是這樣的：
200.200.200.207 www.chedong.com
200.200.200.208 news.chedong.com
200.200.200.209 bbs.chedong.com
200.200.200.205 images.chedong.com
面向緩存服務(wù)器的設(shè)計中：所有站點都通過外部DNS指向到同一個IP：200.200.200.200/201這2臺緩存服務(wù)器上（使用2臺是為了冗余備份）
工作原理：
外部請求過來時，設(shè)置緩存根據(jù)配置文件進行轉(zhuǎn)向解析。這樣，服務(wù)器請求就可以轉(zhuǎn)發(fā)到我們指定的內(nèi)部地址上。
在處理多虛擬主機轉(zhuǎn)向方面：mod_proxy比squid要簡單一些：可以把不同服務(wù)轉(zhuǎn)向后后臺多個IP的不同端口上。
而squid只能通過禁用DNS解析，然后根據(jù)本地的/etc/hosts文件根據(jù)請求的域名進行地址轉(zhuǎn)發(fā)，后臺多個服務(wù)器必須使用相同的端口。
使用反向代理加速，我們不僅可以得到性能上的提升，而且還能獲得額外的安全性和配置的靈活度：
- 配置靈活性提高：可以自己在內(nèi)部服務(wù)器上控制后臺服務(wù)器的DNS解析，當(dāng)需要在服務(wù)器之間做遷移調(diào)整時，就不用大量修改外部DNS配置了，只需要修改內(nèi)部DNS實現(xiàn)服務(wù)的調(diào)整。
- 數(shù)據(jù)安全性增加：所有后臺服務(wù)器可以很方便的被保護在防火墻內(nèi)。
- 后臺應(yīng)用設(shè)計復(fù)雜程度降低：原先為了效率常常需要建立專門的圖片服務(wù)器images.chedong.com和負載比較高的應(yīng)用服務(wù)器
bbs.chedong.com分離，在反向代理加速模式中，所有前臺請求都通過緩存服務(wù)器：實際上就都是靜態(tài)頁面，這樣，應(yīng)用設(shè)計時就不用考慮圖片和應(yīng)
用本身分離了，也大大降低了后臺內(nèi)容發(fā)布系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜程度，由于數(shù)據(jù)和應(yīng)用都存放在一起，也方便了文件系統(tǒng)的維護和管理。
基于Apache mod_proxy的反向代理緩存加速實現(xiàn)
Apache包含了mod_proxy模塊，可以用來實現(xiàn)代理服務(wù)器，針對后臺服務(wù)器的反向加速
安裝apache 1.3.x 編譯時：
--enable-shared=max --enable-module=most
注：Apache 2.x中mod_proxy已經(jīng)被分離成mod_proxy和mod_cache：同時mod_cache有基于文件和基于內(nèi)存的不同實現(xiàn)
創(chuàng)建/var/www/proxy，設(shè)置apache服務(wù)所用戶可寫
mod_proxy配置樣例：反相代理緩存＋緩存
架設(shè)前臺的www.example.com反向代理后臺的www.backend.com的8080端口服務(wù)。
修改：httpd.conf
<VirtualHost *>
ServerName www.example.com
ServerAdmin admin@example.com
# reverse proxy setting
ProxyPass / http://www.backend.com:8080/
ProxyPassReverse / http://www.backend.com:8080/
# cache dir root
CacheRoot "/var/www/proxy"
# max cache storage
CacheSize 50000000
# hour: every 4 hour
CacheGcInterval 4
# max page expire time: hour
CacheMaxExpire 240
# Expire time = (now - last_modified) * CacheLastModifiedFactor
CacheLastModifiedFactor 0.1
# defalt expire tag: hour
CacheDefaultExpire 1
# force complete after precent of content retrived: 60-90%
CacheForceCompletion 80
CustomLog /usr/local/apache/logs/dev_access_log combined
</VirtualHost>
基于Squid的反向代理加速實現(xiàn)
Squid是一個更專用的代理服務(wù)器，性能和效率會比Apache的mod_proxy高很多。
如果需要combined格式日志補丁：
http://www.squid-cache.org/mail-archive/squid-dev/200301/0164.html
squid的編譯：
./configure
--enable-useragent-log --enable-referer-log
--enable-default-err-language=Simplify_Chinese
--enable-err-languages="Simplify_Chinese English"
--disable-internal-dns
make
#make install
#cd /usr/local/squid
make dir cache
chown squid.squid *
vi /usr/local/squid/etc/squid.conf
在/etc/hosts中：加入內(nèi)部的DNS解析，比如：
192.168.0.4 www.chedong.com
192.168.0.4 news.chedong.com
192.168.0.3 bbs.chedong.com
---------------------cut here----------------------------------
# visible name
visible_hostname cache.example.com
# cache config: space use 1G and memory use 256M
cache_dir ufs /usr/local/squid/cache 1024 16 256
cache_mem 256 MB
cache_effective_user squid
cache_effective_group squid
http_port 80
httpd_accel_host virtual
httpd_accel_single_host off
httpd_accel_port 80
httpd_accel_uses_host_header on
httpd_accel_with_proxy on
# accelerater my domain only
acl acceleratedHostA dstdomain .example1.com
acl acceleratedHostB dstdomain .example2.com
acl acceleratedHostC dstdomain .example3.com
# accelerater http protocol on port 80
acl acceleratedProtocol protocol HTTP
acl acceleratedPort port 80
# access arc
acl all src 0.0.0.0/0.0.0.0
# Allow requests when they are to the accelerated machine AND to the
# right port with right protocol
http_access allow acceleratedProtocol acceleratedPort acceleratedHostA
http_access allow acceleratedProtocol acceleratedPort acceleratedHostB
http_access allow acceleratedProtocol acceleratedPort acceleratedHostC
# logging
emulate_httpd_log on
cache_store_log none
# manager
acl manager proto cache_object
http_access allow manager all
cachemgr_passwd pass all
----------------------cut here---------------------------------
創(chuàng)建緩存目錄：
/usr/local/squid/sbin/squid -z
啟動squid
/usr/local/squid/sbin/squid
停止squid：
/usr/local/squid/sbin/squid -k shutdown
啟用新配置：
/usr/local/squid/sbin/squid -k reconfig
通過crontab每天0點截斷/輪循日志：
0 0 * * * (/usr/local/squid/sbin/squid -k rotate)
可緩存的動態(tài)頁面設(shè)計
什么樣的頁面能夠比較好的被緩存服務(wù)器緩存呢？如果返回內(nèi)容的HTTP HEADER中有"Last-Modified"和"Expires"相關(guān)聲明，比如：
Last-Modified: Wed, 14 May 2003 13:06:17 GMT
Expires: Fri, 16 Jun 2003 13:06:17 GMT
前端緩存服務(wù)器在期間會將生成的頁面緩存在本地：硬盤或者內(nèi)存中，直至上述頁面過期。
因此，一個可緩存的頁面：
- 頁面必須包含Last-Modified: 標記
一般純靜態(tài)頁面本身都會有Last-Modified信息，動態(tài)頁面需要通過函數(shù)強制加上，比如在PHP中：
// always modified now
header("Last-Modified: " . gmdate("D, d M Y H:i:s") . " GMT");
- 必須有Expires或Cache-Control: max-age標記設(shè)置頁面的過期時間：
對于靜態(tài)頁面，通過apache的mod_expires根據(jù)頁面的MIME類型設(shè)置緩存周期：比如圖片缺省是1個月，HTML頁面缺省是2天等。
<IfModule mod_expires.c>
ExpiresActive on
ExpiresByType image/gif "access plus 1 month"
ExpiresByType text/css "now plus 2 day"
ExpiresDefault "now plus 1 day"
</IfModule>
對于動態(tài)頁面，則可以直接通過寫入HTTP返回的頭信息，比如對于新聞首頁index.php可以是20分鐘，而對于具體的一條新聞頁面可能是1天后過期。比如：在php中加入了1個月后過期：
// Expires one month later
header("Expires: " .gmdate ("D, d M Y H:i:s", time() + 3600 * 24 * 30). " GMT");
- 如果服務(wù)器端有基于HTTP的認證，必須有Cache-Control: public標記，允許前臺
ASP應(yīng)用的緩存改造 首先在公用的包含文件中(比如include.asp)加入以下公用函數(shù)：
<%
' Set Expires Header in minutes
Function SetExpiresHeader(ByVal minutes)
' set Page Last-Modified Header:
' Converts date (19991022 11:08:38) to http form (Fri, 22 Oct 1999 12:08:38 GMT)
Response.AddHeader "Last-Modified", DateToHTTPDate(Now())
' The Page Expires in Minutes
Response.Expires = minutes
' Set cache control to externel applications
Response.CacheControl = "public"
End Function
' Converts date (19991022 11:08:38) to http form (Fri, 22 Oct 1999 12:08:38 GMT)
Function DateToHTTPDate(ByVal OleDATE)
Const GMTdiff = #08:00:00#
OleDATE = OleDATE - GMTdiff
DateToHTTPDate = engWeekDayName(OleDATE) & _
", " & Right("0" & Day(OleDATE),2) & " " & engMonthName(OleDATE) & _
" " & Year(OleDATE) & " " & Right("0" & Hour(OleDATE),2) & _
":" & Right("0" & Minute(OleDATE),2) & ":" & Right("0" & Second(OleDATE),2) & " GMT"
End Function
Function engWeekDayName(dt)
Dim Out
Select Case WeekDay(dt,1)
Case 1:Out="Sun"
Case 2:Out="Mon"
Case 3:Out="Tue"
Case 4:Out="Wed"
Case 5:Out="Thu"
Case 6:Out="Fri"
Case 7:Out="Sat"
End Select
engWeekDayName = Out
End Function
Function engMonthName(dt)
Dim Out
Select Case Month(dt)
Case 1:Out="Jan"
Case 2:Out="Feb"
Case 3:Out="Mar"
Case 4:Out="Apr"
Case 5:Out="May"
Case 6:Out="Jun"
Case 7:Out="Jul"
Case 8:Out="Aug"
Case 9:Out="Sep"
Case 10:Out="Oct"
Case 11:Out="Nov"
Case 12:Out="Dec"
End Select
engMonthName = Out
End Function
%>
然后在具體的頁面中，比如index.asp和news.asp的“最上面”加入以下代碼：HTTP Header
<!--#include file="../include.asp"-->
<%
'頁面將被設(shè)置20分鐘后過期
SetExpiresHeader(20)
%>
如何檢查目前站點頁面的可緩存性（Cacheablility）呢？可以參考以下2個站點上的工具：
http://www.ircache.net/cgi-bin/cacheability.py
附：SQUID性能測試試驗
phpMan.php是一個基于php的man page server，每個man page需要調(diào)用后臺的man命令和很多頁面格式化工具，系統(tǒng)負載比較高，提供了Cache Friendly的URL，以下是針對同樣的頁面的性能測試資料：
測試環(huán)境：Redhat 8 on Cyrix 266 / 192M Mem
測試程序：使用apache的ab(apache benchmark)：
測試條件：請求50次，并發(fā)50個連接
測試項目：直接通過apache 1.3 (80端口) vs squid 2.5(8000端口：加速80端口)
測試1：無CACHE的80端口動態(tài)輸出：
ab -n 100 -c 10 http://www.chedong.com:81/phpMan.php/man/kill/1
This is ApacheBench, Version 1.3d <$Revision: 1.1 $> apache-1.3
Copyright © 1996 Adam Twiss, Zeus Technology Ltd, http://www.zeustech.net/
Copyright © 1998-2001 The Apache Group, http://www.apache.org/
Benchmarking localhost (be patient).....done
Server Software: Apache/1.3.23
Server Hostname: localhost
Server Port: 80
Document Path: /phpMan.php/man/kill/1
Document Length: 4655 bytes
Concurrency Level: 5
Time taken for tests: 63.164 seconds
Complete requests: 50
Failed requests: 0
Broken pipe errors: 0
Total transferred: 245900 bytes
HTML transferred: 232750 bytes
Requests per second: 0.79 [#/sec] (mean)
Time per request: 6316.40 [ms] (mean)
Time per request: 1263.28 [ms] (mean, across all concurrent requests)
Transfer rate: 3.89 [Kbytes/sec] received
Connnection Times (ms)
min mean[+/-sd] median max
Connect: 0 29 106.1 0 553
Processing: 2942 6016 1845.4 6227 10796
Waiting: 2941 5999 1850.7 6226 10795
Total: 2942 6045 1825.9 6227 10796
Percentage of the requests served within a certain time (ms)
50% 6227
66% 7069
75% 7190
80% 7474
90% 8195
95% 8898
98% 9721
99% 10796
100% 10796 (last request)
測試2：SQUID緩存輸出
/home/apache/bin/ab -n50 -c5 "http://localhost:8000/phpMan.php/man/kill/1"
This is ApacheBench, Version 1.3d <$Revision: 1.1 $> apache-1.3
Copyright © 1996 Adam Twiss, Zeus Technology Ltd, http://www.zeustech.net/
Copyright © 1998-2001 The Apache Group, http://www.apache.org/
Benchmarking localhost (be patient).....done
Server Software: Apache/1.3.23
Server Hostname: localhost
Server Port: 8000
Document Path: /phpMan.php/man/kill/1
Document Length: 4655 bytes
Concurrency Level: 5
Time taken for tests: 4.265 seconds
Complete requests: 50
Failed requests: 0
Broken pipe errors: 0
Total transferred: 248043 bytes
HTML transferred: 232750 bytes
Requests per second: 11.72 [#/sec] (mean)
Time per request: 426.50 [ms] (mean)
Time per request: 85.30 [ms] (mean, across all concurrent requests)
Transfer rate: 58.16 [Kbytes/sec] received
Connnection Times (ms)
min mean[+/-sd] median max
Connect: 0 1 9.5 0 68
Processing: 7 83 537.4 7 3808
Waiting: 5 81 529.1 6 3748
Total: 7 84 547.0 7 3876
Percentage of the requests served within a certain time (ms)
50% 7
66% 7
75% 7
80% 7
90% 7
95% 7
98% 8
99% 3876
100% 3876 (last request)
結(jié)論：No Cache / Cache = 6045 / 84 = 70
結(jié)論：對于可能被緩存請求的頁面，服務(wù)器速度可以有2個數(shù)量級的提高，因為SQUID是把緩存頁面放在內(nèi)存里的（因此幾乎沒有硬盤I/O操作）。
小節(jié)：
參考資料：
HTTP代理緩存
http://vancouver-webpages.com/proxy.html
可緩存的頁面設(shè)計
http://linux.oreillynet.com/pub/a/linux/2002/02/28/cachefriendly.html
相關(guān)RFC文檔：
可緩存性檢查：
http://www.web-caching.com/cacheability.html
緩存設(shè)計要素：
http://vancouver-webpages.com/CacheNow/detail.html
ZOPE上的幾篇使用APACHE MOD_PROXY MOD_GZIP加速的文檔
http://www.zope.org/Members/anser/apache_zserver/
http://www.zope.org/Members/softsign/ZServer_and_Apache_mod_gzip
http://www.zope.org/Members/rbeer/caching