考察点分析

核心能力维度：
本题考察候选人对Nginx缓存系统的实战理解与调优能力，重点评估：

  1. 反向代理缓存架构设计能力：通过proxy_cache_path配置实现资源分级存储
  2. 缓存策略精细化控制：基于业务场景定制缓存键(cache_key)的能力
  3. 缓存生命周期管理：主动失效机制实现与安全防护意识

技术评估点：

  • proxy_cache_path参数含义与存储结构设计
  • 多维度缓存键的变量组合策略
  • purge模块的请求处理流程与权限控制
  • 缓存失效的多场景处理（被动失效/主动清除）

技术解析

关键知识点

proxy_cache_path > 缓存键定制 > purge模块 > 失效策略

原理剖析

  1. 存储配置：
    proxy_cache_path定义缓存文件存储路径与内存元数据区，通过levels参数实现哈希目录分级存储（类似文件系统inode设计），keys_zone在共享内存中维护缓存索引加速查找，inactive控制缓存存活时间（LRU淘汰机制）。

  2. 缓存键策略：
    默认键值包含$scheme$proxy_host$request_uri，可通过proxy_cache_key指令扩展维度。例如电商场景中追加$http_user_agent实现移动/PC端缓存隔离：

proxy_cache_key "$scheme$host$request_uri$http_user_agent";
  1. 主动清除原理：
    通过第三方ngx_cache_purge模块实现，当收到PURGE请求时，Nginx根据请求URL构造缓存键，在内存元数据区和磁盘文件系统中删除对应条目。需严格限制访问权限防止恶意清除：
location ~ /purge(/.*) {
    allow 192.168.0.0/24; # IP白名单
    deny all;
    proxy_cache_purge CACHE_ZONE $1$is_args$args;
}

常见误区

  • 误认为缓存键默认包含所有URL参数（实际需显式配置$args）
  • 混淆inactive与proxy_cache_valid的时间控制（前者是访问保留期，后者是缓存有效期）
  • purge请求未做IP限制导致安全漏洞

问题解答

配置示例：

http {
    proxy_cache_path /data/nginx/cache
        levels=1:2
        keys_zone=my_cache:10m
        max_size=10g
        inactive=60m
        use_temp_path=off;

    server {
        location / {
            proxy_cache my_cache;
            proxy_cache_key "$host$uri$args$http_user_agent"; # 复合键
            proxy_cache_valid 200 302 10m;  # 动态内容缓存
            proxy_cache_valid 404      1m;  # 错误页面短时缓存

            proxy_pass http://backend;
        }

        location ~ /purge(/.*) {
            allow 10.0.0.0/8;  # 内网权限控制
            deny all;
            proxy_cache_purge my_cache $1$is_args$args;
        }
    }
}

解决方案

编码示例 

# 多级缓存目录结构优化IO
proxy_cache_path /data/nginx/cache
    levels=1:2  # 目录层级：1级子目录名长度1字符，2级长度2字符
    keys_zone=api_cache:100m  # 100MB内存存储缓存键
    max_size=50g  # 磁盘最大50GB
    inactive=12h  # 12小时无访问则失效
    use_temp_path=off;  # 避免临时目录性能损耗

location /api {
    proxy_cache api_cache;

    # 精细化缓存键：用户类型+请求路径+参数
    proxy_cache_key "$http_x_user_type$uri$args";

    # 差异化缓存策略
    proxy_cache_valid 200 206 304 10m;
    proxy_cache_valid any      1m;  # 其他状态码
}

可扩展性建议

  1. 大流量场景：
  • 使用hash分片存储（通过proxy_cache_path的levels参数）
  • 启用proxy_cache_revalidate使用If-Modified-Since验证陈旧资源
  1. 低端设备：
  • 降低内存占用：缩小keys_zone尺寸同时增加max_size磁盘配额
  • 启用proxy_cache_use_stale在源站故障时响应陈旧缓存

深度追问

  1. 如何监控缓存命中率？
    回答提示：通过$upstream_cache_status变量记录日志，分析HIT/MISS/EXPIRED等状态

  2. 缓存雪崩如何预防？
    回答提示：设置随机过期时间，使用proxy_cache_lock保证回源并发控制

  3. 集群环境下如何同步缓存？
    回答提示：需借助第三方存储（如Redis）或商业版Nginx Plus的缓存同步功能

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