Cache란?
캐시는 컴퓨터 과학에서 데이터나 값을 미리 복사해 놓는 임시 장소를 가리킨다. 캐시는 캐시의 접근 시간에 비해 원래 데이터를 접근하는 시간이 오래 걸리는 경우나 값을 다시 계산하는 시간을 절약하고 싶은 경우에 사용한다.
- 캐시 덕분에 캐시 가능 시간동안 네트워크를 사용하지 않아도 된다.
- 비싼 네트워크 사용량을 줄일 수 있다.
- 브라우저 로딩 속도가 매우 빠르다.
- 빠른 사용자 경험
Cache가 없을 경우
- 데이터가 변경되지 않아도 계속 네트워크를 통해서 데이터를 다운로드 받아야 함
- 인터넷 네트워크는 매우 느리고 비싸다.
- 브라우저 로딩 속도가 느리다.
- 느린 사용자 경험
Cache 기본 동작
- 최초 요청시 응답 메시지 헤더에
cache-control: max-age=유효시간을 넣어서 보낸다. - 클라이언트 내부의 캐시 저장소에 캐시 유효시간 정보가 포함된 응답 결과를 저장
- 다음 요청 부터 캐시 저장소를 조회 후에 유효시간이 남아있다면 서버에 요청하지 않고 가져온다.
- 캐시 유효 시간이 초과하면, 서버를 통해 데이터를 다시 조회하고, 캐시를 갱신한다.
Cache 시간 초과
- 캐시 유효 시간이 초과해서 서버에 다시 요청하면 다음 두 가지 상황이 나타난다.
- 서버에서 기존 데이터를 변경함
- 서버에서 기존 데이터를 변경하지 않음
캐시 만료후에도 서버에서 데이터를 변경하지 않는 경우
- 데이터를 전송하는 대신에 저장해 두었던 캐시를 재사용 가능
- 단 클라이언트의 데이터와 서버의 데이터가 같다는 사실을 확인할 수 있는 방법이 필요
- 검증 헤더 + 조건부 요청으로 확인가능
검증 헤더와 조건부 요청
- 캐시 유효 시간이 초과해도, 서버의 데이터가 갱신되지 않으면 304 Not Modified
- 헤더 메타 정보만 응답(바디X)
- 클라이언트는 서버가 보낸 응답 헤더 정보로 캐시의 메타 정보를 갱신
- 클라이언트는 캐시에 저장되어 있는 데이터 재활용
- 결과적으로 네트워크 다운로드가 발생하지만 용량이 적은 헤더 정보만 다운로드
검증 헤더
- 캐시 데이터와 서버 데이터가 같은지 검증하는 데이터
- Last-Modified: Thu, 04 Jun 2020 07:19:24 GMT
- ETag: "v1.0", ETag: "asid9d9x9"
조건부 요청 헤더
- 검증 헤더로 조건에 따른 분기
- If-Modified-Since, If-Unmodified-Since: Last-Modified 값 사용
- If-None-Match, If-Match: Etag 값 사용
- 조건이 만족하면 200 OK
- 조건이 만족하지 않으면 304 Not Modified
If-Modified-Since: 이후에 데이터가 수정되었나?
- 데이터 미변경 예시
- 캐시데이터(Last Modified) === 서버데이터(Last Modified)
- 304 Not Modified, 헤더 데이터만 전송(BODY 미포함)
- 3xx(Redirection): 너의 캐시저장소로 리디렉션해서 데이터뿌려라
- 데이터 변경 예시
- 캐시데이터(Last Modified) !== 서버데이터(Last Modified)
- 200 OK, 모든 데이터 전송(BODY 포함)
검증 헤더 조건부 요청 과정 (Last-Modified)
1. 서버에서 응답 결과로 데이터 최종 수정일 정보도 추가해서 보냄 (검증 헤더)
2. 응답 결과를 캐시 저장소에 보관
3. 캐시 유효 시간 초과 후에 요청을 보낼 때 캐시가 가지고 있는 데이터 최종 수정일 정보값도 같이 담아서 요청 (조건부 요청)
4. 서버에서 요청을 받으면 데이터 최종 수정일을 비교하여 데이터가 같은지 검증
5. 데이터가 같다면 HTTP Body가 없는 응답 결과(304 Not Modified)를 보낸다.
6. 응답 결과로 온 헤더 데이터로 캐시 저장소를 갱신
7. 캐시에서 조회된 값을 사용
검증 헤더와 조건부 요청 단점
- 1초 미만(0.x초) 단위로 캐시 조정이 불가능
- 날짜 기반 로직 사용
- 데이터를 수정해서 날짜가 다르지만, 같은 데이터를 수정해서 데이터 결과가 똑같은 경우
- 서버에서 별도의 캐시 로직을 관리하고 싶은 경우
- ex:) 스페이스나 주석처럼 크게 영향없는 변경에서 캐시를 유지하고 싶은 경우
ETag, If-None-Match
- Entity Tag
- 캐시용 데이터에 임의의 고유한 버전 이름을 달아둔다.
- ex:) ETag: "v1.0", ETag: "a2jiodwjekji3"
- 데이터가 변경되면 이 이름을 바꾸어서 변경함(Hash 다시생성)
- ex:) ETag: "aaaa" -> ETag: "bbbb"
- 진짜 단순하게 ETag만 보내서 같은면 유지, 다르면 다시 받기
- 캐시 제어 로직을 서버에서 완전히 관리
- 클라이언트는 단순히 이 값을 서버에 제공(클라이언트는 캐시 메커니즘을 모름)
- ex:)
- 서버는 베타 오픈 기간인 3일 동안 파일이 변경되어도 ETag를 동일하게 유지
- 애플리케이션 배포 주기에 맞추어 ETag 모두 갱신
검증 헤더 조건부 요청 과정 (ETag)
1. 서버에서 응답 결과로 ETag(고유 버전값) 정보도 추가해서 보냄 (검증 헤더)
2. 응답 결과를 캐시 저장소에 보관
3. 캐시 유효 시간 초과 후에 요청을 보낼 때 캐시가 가지고 있는 ETag도 같이 담아서 요청 (조건부 요청)
4. 서버에서 요청을 받으면 ETag를 비교하여 데이터가 같은지 검증
5. 데이터가 같다면 HTTP Body가 없는 응답 결과(304 Not Modified)를 보낸다.
6. 응답 결과로 온 헤더 데이터로 캐시 저장소를 갱신
7. 캐시에서 조회된 값을 사용
캐시 제어 헤더
- Cache-Control: 캐시 제어
- Pragma: 캐시 제어(하위 호환)
- Pragma: no-cache
- HTTP 1.0 하위 호환 (지금은 사용 X)
- Expires: 캐시 유효 기간(하위 호환)
- 캐시 만료일 지정(하위 호환)
- 캐시 만료일을 정확한 날짜로 지정
- Cache-Control: max-age와 함께 사용하면 Expries는 무시됨
Cache-Control
캐시 지시어(directives)
- Cache-Control: max-age
- 캐시 유효시간, 초 단위
- Cache-Control: no-cache
- 데이터는 캐시해도 되지만, 항상 원(origin) 서버에 검증하고 사용
- Cache-Control: no-store
- 데이터에 민감한 정보가 있으므로 저장하면 안됨
- (메모리에서 사용하고 최대한 빨리 삭제)
Proxy Cache
- ex:) CDN 서비스
Cache-Control
캐시 지시어(directives) - 기타
- Cache-Control: public
- 응답이 public 캐시에 저장되어도 됨
- Cache-Control: private
- 응답이 해당 사용자만을 위한 것임, private 캐시에 저장해야 함(default)
- Cache-Control: s-maxage
- 프록시 캐시에만 적용되는 max-age
- Age:60 (HTTP 헤더)
- 오리진 서버에서 응답 후 프록시 캐시 내에 머문 시간(sec)
Cache 무효화
- Cache-Control: no-cache, no-store, must-revalidate
- Pragma: no-cache
- HTTP 1.0 하위호환
헤더에 캐시에 대한 내용이 없더라도 Get 요청 같은 경우에는 클라이언트(브라우저)에서 임의로 캐시하는 경우가 있다. 이러한 경우를 방지하기 위해서 명시적으로 캐시하지 않겠다고 표기하는 것
Cache-Control
캐시 지시어(directives) - 확실한 캐시 무효화
- 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 최초 조회시 원 서버에 검증해야함
- 원 서버에 접근 실패시 반드시 오류가 발생해야함 - 504(Gateway Timeout)
- must-revalidate는 캐시 유효 시간이라면 캐시를 사용함
- Pragma: no-cache
- HTTP 1.0 하위호환
