[F-Lab 모각코 챌린지 18일차] 캐시 Cache

Nami·2023년 6월 18일
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캐시 Cache

웹 캐시는 자주 쓰이는 문서의 사본을 자동으로 보관하는 HTTP 장치다.
웹 요청이 캐시에 도착했을 때, 캐시된 로컬 사본이 존재한다면 그 문서는 원 서버가 아니라 그 캐시로부터 제공된다.

캐시의 장점

  • 캐시는 불필요한 데이터 전송을 줄여서, 네트워크 요금으로 인한 비용을 줄여준다.
  • 캐시는 네트워크 병목을 줄여준다. 대역폭을 늘리지 않고도 페이지를 빨리 불러올 수 있게 된다.
  • 캐시는 원 서버에 대한 요청을 줄여준다. 서버는 부하를 줄일 수 있으며 더 빨리 응답할 수 있게 된다.
  • 페이지를 먼 곳에서 불러올수록 시간이 많이 걸리는데, 캐시는 거리로 인한 지연을 줄여준다.

캐시 적용

캐시 시간 초과

캐시된 사본 모두가 서버의 문서와 항상 일치하는 것은 아니다. 결국 문서들은 시간에 따라 변경된다. 오래된 데이터를 제공하는 캐시는 불필요하다. 캐시된 데이터는 서버의 데이터와 일치하도록 관리되어야한다. HTTP

cache-contrrol: max-age: 60 캐시가 유효한 시간

  • 캐시 유효 시간이 초과하면 서버를 통해 다시 조회하고, 캐시를 갱신한다.
  • 이때 다시 네트워크 다운로드가 발생한다.

캐시 유효 시간이 초과해서 서버에 다시 요청하면 다음 두 가지 상황이 나타난다.

  1. 서버에서 기존 데이터를 변경함

  2. 서버에서 기존 데이터를 변경하지 않음
    캐시 만료 후에도 서버에서 데이터를 변경하지 않음.
    생각해보면 데이터를 전송하는 대신에 저장해두었던 캐시를 재사용할 수 있다.
    단, 클라이언트의 데이터와 서버의 데이터가 같다는 사실을 확인할 수 있는 방법이 필요
    ➡️ 검증 헤더 추가 Last-Modified: 데이터가 마지막에 수정된 시간.
    응답결과를 브라우저 캐시에 저장한 후 수정한 것이 없을 때 캐시 시간 초과시 일어나는 상황

서버는 HTTP BOBY가 없이 클라이언트엑게 304 NOT MODIFIED를 응답하고,
응답결과를 재사용하고 헤더 데이터만 갱신한다.

정리

  • 캐시 유효 시간이 초과해도 서버의 데이터가 갱신되지 않으면
    ➡️ HTTP BODY 없이 304 NOT MODIFIED + 헤더 메타 데이터만 응답한다.
  • 클라이언트는 서버가 보낸 응답 헤더 정보로 캐시의 메타 정보를 갱신
  • 클라이언트는 캐시에 저장되어있는 데이터 재활용
  • 결과적으로 네트워크 다운로드가 발생하지만 용량이 적은 헤더 정보만 다운로드
  • 매우 실용적인 해결책

검증 헤더와 조건부 요청

검증 헤더

  • 캐시 데이터와 서버 데이터가 같은지 검증하는 데이터
  • Last-Modified, ETag

조건부 요청 헤더

  • 검증 헤더로 조건에 따른 분기

  • If-Modified-Since: date 날짜 재검사
    만약 문서가 주어진 날짜 이후로 수정되엇다면 요청 메서드를 처리한다. 이것은 캐시된 버전으로부터 콘텐츠가 변경된 경우에만 콘텐츠를 가져오기 위해 Last-Modified 서버 응답 헤더와 함께 사용된다.

  • If-None-Match: tags 엔티티 태그 검사
    마지막 변경된 날자를 맞춰보는 대신 서버는 문서에 대한 일련번호와 같이 동작하는 특별한 태그(ETag)를 제공할 수 있다. If-None-Match 헤더는 캐시된 태그가 서버에 있는 문서의 태그와 다를 때만 요청을 처리한다.

  • 조건이 만족하면 200 OK

  • 조건이 만족하지 않으면 304 Not Modified

ex: If-Modified-Since: 이후에 데이터가 수정되었으면?

  • 데이터 미변경 예시
  • 캐시: 2020년 11월 10일 10:00:00 vs 서버: 2020년 11월 10일 10:00:00
  • 304 Not Modified, 헤더 데이터만 전송(BODY 미포함)
  • 전송 용량 0.1M (헤더 0.1M)
  • 데이터 변경 예시
  • 캐시: 2020년 11월 10일 10:00:00 vs 서버: 2020년 11월 10일 11:00:00
  • 200 OK, 모든 데이터 전송(BODY 포함)
  • 전송 용량 1.1M (헤더 0.1M, 바디 1.0M)

Last-Modified, If-modified-Since 단점

  • 1초 미만(0.X초) 단위로 캐시 조정이 불가능
  • 날짜 기반의 로직 사용
  • 데이터를 수정해서 날짜가 다르지만, 같은 데이터를 수정ㄹ해서 데이터 결과가 똑같은 경우
  • 서버에서 별도의 캐시 로직을 관리하고 싶은 경우
    • ex: 스페이스나 주석처럼 크게 영향이 없는 변경에서 캐시를 유지하고 싶은 경우

ETag, If-None-Match

  • ETag(Entity Tag)
  • 캐시용 데이터에 임의의 고유한 버전 이름을 달아둠
    • ETag: "v1.0", ETag: 'a2jiodwjekifl3"
  • 데이터가 변경되면 이 이름을 바꾸어서 변경함(Hash를 다시 생성)
    • ETag: "aaaaa" -> ETag: "bbbbb"
  • 단순하게 ETag만 보내서 같으면 유지, 다르면 다시 받기.
  • 캐시 제어 로직을 서버에서 완전히 관리한다.
  • 클라이언트는 단순히 이 값을 서버에 제공(클라이언트는 캐시 메커니즘을 모름)
  • ex:
    • 서버는 배타 오픈 기간인 3일 동안 파일이 변경되어도 ETag를 동일하게 유지
    • 애플리케이션 배포 주기에 맞추어 ETag 모두 갱신

캐시와 조건부 요청 헤더

캐시 제어 헤더

HTTP는 문서가 만료되기 전까지 얼마나 오랫동안 캐시될 수 있게 할 것인지 서버가 설정할 수 있는 여러 가지 방법을 정의한다.
1. Cache-Control
캐시 지시어(directives)

  • Cache-Control: max-age
    max-age 값은 문서의 최대 나이를 정의한다. 최대 나이는 문서가 처음 생성된 이후부터 제공하기엔 더 이상 신선하지 않다고 간주될 때까지 경과한 시간의 합법적인 최댓값(초 단위)이다.

캐시 유효 시간, 초 단위

  • Cache-Control: no-cache
    데이터는 캐시해도 되지만, 항상 원(origin) 서버에 재검사, 검증하고 사용
  • Cache-Control: no-store
    캐시가 그 응답의 사본을 만드는 것을 금지한다.
    데이터에 민감한 정보가 있으므로 저장하면 안됨
    (메모리에서 사용하고 최대한 빨리 삭제)
  1. Pragma
    캐시 제어(하위 호환)
  • Pragma: no-cache
  • HTTP 1.0 하위 호환
  1. Expires
    절대 유효 기간(경과된 시간)을 명시한다. 만약 유효기간이 경과했다면 그 문서는 더 이상 신선하지 않다.
    캐시 만료일 지정(하위 호환)
    신선도 수명의 근사값은 만료일ㄹ과 생성일의 초 단위 시간차를 계산하여 얻을 수 있다.
  • expires: Mon, 01 Jan 1990 00:00:00 GMT
  • 캐시 만료일을 정확한 날짜로 지정
  • HTTP 1.0 부터 사용
  • 지금은 더 유연한 Cache-Control: max-age 권장
  • Cache-Control: max-age와 함께 사용하면 Expires는 무시

검증 헤더와 조건부 요청 헤더

  • 검증 헤더(Validator)
    - ETag: "v1.0", ETag: "asid93jkrh2l"
    • Last-Modified: Thu, 04 Jun 2020 07:19:24 GMT
  • 조건부 요청 헤더
    • If-Match, If-None-Match: ETag 값 사용
    • If-Modified-Since, If-Unmodified-Since: Last-Modified 값 사용

프록시 캐시

  • Cache-Control: public
    응답이 public 캐시에 저장되어도 됨
  • Cache-Control: private
    응답이 해당 사용자만을 위한 것임. private 캐시에 저장해야함 (기본값)
  • Cache-Control: s-maxage
    max-age 처럼 행동하지만 공유된(공용)캐시(프록시 캐시)에만 적용된다
  • Age: 60 (HTTP 헤더)
    origin 서버에서 응답 후 프록시 캐시 내에 머문 시간(초)

캐시 무효화

Cache-Control: no-cache, no-store, must-revalidate

  • Cache-Control: no-cache
    데이터는 캐시해도 되지만, 항상 원 서버에 검증하고 사용(이름에 주의)

  • Cache-Control: no-store
    데이터에 민감한 정보가 있으므로 저장하면 안됨(메모리에서 사용하고 최대한 빨리 삭제)

  • Cache-Control: must-revalidate
    캐시 만료 후 조회시 원 서버에 검증해야함
    원 서버 접근 실패시 반드시 오류가 발생해야함- 504 Gateway Timeout
    must-revalidate는 캐시 유효 시간이라면 캐시를 사용함

Pragma: no-cache (HTTP 1.0 하위 호환)

참조 ✅

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