Современные браузеры достаточно часто используют в своей работе локальный кэш. Что это означает? Это означает что браузер, получив от сервера html-документ, картинку или другой ресурс, размещает его в своем локальном кэше (проще говоря, записывает полученный ресурс на жесткий диск машины пользователя) и при последующих запросах к такому ресурсу не обращается на сервер, а получает ресурс из локального кеша.
Данная алгоритм работы браузеров резко повышает скорость загрузки html-документов. Так как если ресурс уже загружался, и как следствие расположен в локальном кэше, то время доступа определяется не пропускной способностью канала связи (например, модемного подключения) а скоростью работы жесткого диска.
Однако наряду с достоинствами данный метод так же порождает ряд проблем. В частности большинство начинающих web-программистов, при разработке динамических сайтов, сталкивается с одной и той же проблемой. Суть этой проблемы заключается в том, что вместо повторного обращения на сервер за страницей, запускающей на сервере скрипт, модифицирующий некую информацию, браузер обращается в локальный кэш. И в результате, например трех обращений, происходит не три модификации информации, расположенной на сервере, а только одна.
Для того, что бы заставить браузер каждый раз обращаться за страницей на сервер необходимо запретить браузеру заносить данный ресурс в кэш. Ниже приведены наиболее распространенные методы, запрещающие кэширование или позволяющие его обойти.
Генерация нового URLДопустим что запрашиваемый ресурс имеет следующий url: test.html?id=7. Как видно из url’а ему передается один параметр. Добавим, например, при помощи JavaScript, в url еще один параметр, а его значением сделаем случайное число. В результате url будет выглядеть следующим образом: test.html?id=7&rnd=0.6700820127538827. Случайный параметр будет каждый раз генерироваться заново. Ниже приводится листинг, демонстрирующий этот подход:
Генерация нового URL document.write (""); тестовая ссылка
Каждый раз результат такого запроса будет кэшироваться, но так как кэширование производится по всему url, то каждый раз будет получаться новый url и браузер будет вынужден запрашивать с сервера ресурс, так как url двух запросов не будут совпадать в точности.
Поля заголовков
Управлять кэшированием можно так же со стороны сервера. Для этого ресурс, отправляемый браузеру, сопровождается полями заголовка. Детальное описание полей заголовка может быть найдено в стандарте Rfc 2068, который описывает протокол HTTP 1.1.
Поле заголовка ExpiresЗначением данного заголовка является дата, после которой содержимое ресурса устареет. Если пользователь после этой даты обратиться к ресурсу, браузер должен запросить ресурс у сервера, а не из локального кэша.
Если поле >Expires< содержит дату, прошедшую, по отношению к текущей, то при следующем обращении к ресурсу браузер будет вынужден снова обратиться к серверу. Это произойдет вследствие того, что либо документ не будет занесен в кэш — как уже устаревший, либо при обращении к кэшу браузер определит, что документ уже устарел. Следующий листинг на PHP демонстрирует использование заголовка Expires:
Поле заголовка Last-ModifiedЗначением данного заголовка является дата последнего обновления ресурса. Большинство современных браузеров используют следующий алгоритм, если ресурс уже находится в локальном кэше:
* запрашивает с сервера дату последнего обновления ресурса
* сравнивает полученную дату и дату ресурса в локальном кэше
* если ресурс на сервере новее ресурса в кэше — запрашивается ресурс с сервера
Если ресурс, расположенный на сервере, содержит в данном поле текущую дату, то браузер будет каждый раз запрашивать ресурс с сервера, а не из локального кэша. Следующий листинг демонстрирует использование поля заголовка Last-Modified:
header ("Last-Modified: " . gmdate("D, d M Y H:i:s") . " GMT");
Поля заголовка Cache-Control и PragmaИ, наконец, поля заголовка, непосредственно отвечающие за кэширование ресурса. Поле Было определено в стандарте Rfc 1945, описывающим протокол HTTP 1.0. Данное поле считается устаревшим, но в некоторых случаях приходится использовать именно его. В частности некоторые proxy-сервера неправильно обрабатывают запросы к постоянно изменяющимся ресурсам, если вместе с ресурсом не передается данное поле заголовка.
Второе поле определено в стандарте Rfc 2068, который описывает протокол HTTP 1.1. Данное поле заголовка позволяет запретить кэширование, и каждый раз запрашивать ресурс с сервера. Следующий листинг демонстрирует использование полей заголовка Cache-Control и Pragma для запрета кэширования:
header("Cache-Control: no-cache, must-revalidate"); header("Pragma: no-cache");
Хорошо Плохо
Ни для кого не секрет, что чем быстрее загружается сайт тем удобнее на нем будет пользователям. Если страницы загружаются быстро пользователи не будут уходить из вашего сайта и поисковики будут относиться к сайту лучше. Для многих современных сайтов узким местом становиться движок выполнения динамических скриптов PHP.
Веб-сервер Nginx при правильной настройке может отдавать просто огромное количество страниц мгновенно, чего нельзя сказать про PHP на генерацию страницы может уходить до нескольких секунд. Но PHP тоже можно ускорить с помощью кэширования. В этой статье мы рассмотрим как настраивается кэширование php, каким оно бывает и зачем вообще это нужно. Для примера будем использовать связку php-fpm и Nginx, но информация из статьи подойдет и для других вариантов установки.
Особенность интерпретируемых языков в том, что при каждом запуске скрипта интерпретатор должен скомпилировать программу и проверить ее на ошибки. Но мы можем обойти. Есть два основных вида кэширования:
- Кэширование готовых страниц - страница генерируется php, а потом пользователю отдается готовая страница без обращения к php. Я расскажу как это сделать через fastcgi, но не рекомендую применять такой метод для wordpress или других движков, их лучше кэшировать с помощью специальных плагинов;
- Кэширование байт кода и инструкций - а это уже интересно, кэшируется не вся страница, а только некоторые инструкции, и куски байт кода, которые не изменяются при вызовах скрипта. Перед тем как выполнять скрипт, интерпретатор должен преобразовать его в понятный для него формат, при кэшировании такое преобразование выполняется только первый запуск, а дальше берется версия из кэша;
- Кэширование сессий - по умолчанию php сохраняет сессии пользователей в файлы и мы можем немного ускорить его работу, если будем сохранять сессии в оперативную память.
Начиная с PHP 5.5 в интерпретатор языка была добавлена поддержка кэширования байткода из ZendFramework. В новых версиях этот кэш позволяет очень сильно увеличить производительность вашего ресурса, например, есть сведения, что на PHP 7 Wordpres и другие движки работают чуть ли не в два раза быстрее. Перед тем как настраивать кєширование opcode php, нужно установить его пакет:
sudo apt install php-opcache
Или для Red Hat дистрибутивов:
sudo yum install php-opcache
Затем, чтобы включить кэширование нужно добавить несколько строк в php.ini, можно также создать отдельный файл в /etc/php/conf.d/
vi /etc/php.d/opcache.ini
zend_extension=opcache.so;
opcache.error_log=/var/log/php-fpm/opcache-error.log
opcache.enable=1;
opcache.memory_consumption=256;
opcache.interned_strings_buffer=8;
opcache.max_accelerated_files=4000;
opcache.revalidate_freq=180;
opcache.fast_shutdown=0;
opcache.enable_cli=0;
opcache.revalidate_path=0;
opcache.validate_timestamps=2;
opcache.max_file_size=0;
opcache.file_cache= /var/www/сайт/opcache;
Рассмотрим что означают эти строки, чтобы вы знали какие значения установить. Первая строка загружает расширение, здесь ничего менять не нужно.
- opcache.error_log - указывает файл для записи лога ошибок, будет полезно при отладке;
- opcache.log_verbosity_level - указывает насколько подробным должен быть лог файл, значение от 1 до 4;
- opcache.enable - включает кэширование;
- opcache.enable_cli - включает кэширование страниц php для консольной версии;
- opcache.memory_consumption - количество оперативной памяти для хранения кэша;
- opcache.max_accelerated_files - число скриптов/файлов, которые нужно кэшировать;
- opcache.validate_timestamps - проверять время изменения данных в файле скрипта;
- opcache.revalidate_freq - частота проверки для предыдущего параметра;
- opcache.revalidate_path - установите в 0 чтобы выполнять проверку при include только первый раз;
- opcache.enable_file_override - кэширует запросы к атрибутам файлов, например, существование и т д;
- opcache.blacklist_filename - список файлов, которые не нужно кэшировать;
- opcache.max_file_size - максимальный размер файла скрипта для кэширования, 0 - не ограниченно;
- opcache.interned_strings_buffer - допустимое количество строк в буфере;
- opcache.fast_shutdown - использовать быстрый способ освобождения памяти.
После сохранения всех настроек вам останется только перезапустить php или ваш веб-сервер:
systemctl restart php-fpm
Для того чтобы убедиться, что все работает вы можете захотеть посмотреть какие скрипты уже закэшированы. Для этого можно использовать скрипт opcache-status . Просто сохраните скрипт в директорию веб-сервера, а затем дайте ему права:
chmod 777 /var/www/сайт/opcode.php
http://localhost/opcache.php
Здесь можно видеть подробную статистику по кєширвоанию, настройки и количество занятой памяти.
Хранение сессий в memcachedПо умолчанию php хранит сессии в файловой системе, в некоторых случаях, вы можете достаточно сильно ускорить работу php, если перенесете хранение сессий из файлов в оперативную память, например, memcached. Сначала нужно установить memcached и php библиотеку для работы с ней:
sudo apt install memcached php-memcached
Или для систем на базе Red Hat:
sudo yum install memcached php-memcached
Сначала нам нужно настроить memcached, откройте файл /etc/sysconfig/memcached и найдите строку CACHESIZE, здесь нужно указать объем оперативной памяти, которая выделяется под кэш:
vi /etc/sysconfig/memcached
session.save_handler = memcache
session.save_path = "tcp://localhost:11211"
Осталось перезапустить ваш php интерпретатор:
systemctl restart php-fpm
Если вы хотите проверить все ли правильно кэшируется и есть ли вообще что-либо в кэше, можно использовать phpmemcacheadmin .
Кэширование страниц fastcgiЯ не советую использовать кэширование fastgci для сайтов WordPress, потому что там есть специальные плагины, которые могут точно контролировать кэш, очищать его когда нужно и вовремя обновлять. Но во всех остальных случаях кэш fastcgi может очень сильно ускорить работу сайта. Настраивается он в конфиге, где вы включаете fastgci, например, в конфигурации веб-сервера Nginx. Минимально для настройки кэша fastgci достаточно добавить в блок server такие строки:
vi /etc/nginx/vhosts/site.conf
fastcgi_cache_path /var/nginx/cache levels=1:2 keys_zone=MYAPP:100m inactive=60m;
fastcgi_cache_key "$scheme$request_method$host$request_uri";
Первая строка настраивает сразу несколько параметров, во первых, она добавляет путь к кэшу, можно использовать любой, только чтобы папка существовала и у веб-сервера были права для записи в нее. Директива levels указывает сколько подпапок будет. Следующая строка указывает что будет использоваться в качестве ключа для кэша. Ключ будет хэширован в md5.
Теперь нужно настроить блок обработки php:
location ~ \.php$ {
fastcgi_pass unix:/var/run/php7-fpm.sock;
fastcgi_index index.php;
include fastcgi_params;
fastcgi_cache MYAPP;
fastcgi_cache_valid 200 60m;
}
Здесь мы обращаемся к уже настроенной зоне памяти MYAPP, а также указываем время жизни кэша в один час. Для проверки кэширования можно посмотреть содержимое папки:
ls -lR /var/nginx/cache/
С помощью таких методов ваши страницы будут загружаться намного быстрее. Если вам понадобится отключить кєширование php для отдельных страниц, то сначала создаем переменную no_cache со значением 0:
set $no_cache 0;
Затем проверяем нужные параметры, и если соответствует, то устанавливаем значение в 1:
if ($request_method = POST)
{
set $no_cache 1;
}
И на завершение передаем значение этой переменной таким директивам, это отключит кэширование когда не нужно:
fastcgi_cache_bypass $no_cache;
fastcgi_no_cache $no_cache;
Основной проблематикой кэширования является быстрота реакции на запросы к основным системам хранения и обработки входящей и исходящей структурированной информации.
Представьте, что необходимо осуществить быструю передачу информации, однако скорость доступа к данным крайне низкая. Или другая ситуация: скорость хорошая, но мало доступной памяти или ширина канала недостаточная, или процессорные и дисковые факторы мешают осуществить задачу. В этом случае кэширование – это единственный выход из ситуации.
Виды кэшированияКэширование (или кэш) – это некий промежуточный буфер, в котором хранятся данные. Благодаря кэшированию страница сайта не воссоздается заново для каждого пользователя. Кэширование позволяет осуществлять работу с большим количеством данных в максимально сжатые сроки и при ограниченных ресурсах (серверных и пользовательских).Необходимо понимать, что работу с данными можно производить как на стороне клиента, так и на сервере. Притом, серверная обработка данных централизована и имеет ряд несомненных преимуществ (особенно для службы поддержки).
Существует несколько видов кэширования, предлагаем рассмотреть каждый вид, его особенности и рекомендации по применению:1. Браузерное кэширование или клиентское кэширование Представляет собой составление для браузера команды использовать имеющуюся кэшированную копию. Работа такого кэширования основана на том, что при повторном посещении, браузеру отдаётся заголовок 304 Not Modified, а сама страница или картинка загружаются из локального пользовательского кэша. Получается, что вы экономите на трафике между браузером посетителя и хостингом сайта. Соответственно, страница вашего сайта начинает загружаться быстрее. 1.1 Кэширование файлов и картинок Браузерное кэширование как нельзя лучше подходит для сайтов, содержащих большое количество изображений: картинка не скачивается каждый раз при открытии сайта, а просто загружается через кэш браузера.
Это первый уровень кэширования, который состоит в отдаче заголовка «expired» и заголовка «304 Not Modified» . Наиболее эффективным считается кэширование на 2 недели.
Однако в данном случае есть важный нюанс: если изображение на сайте меняется, то браузер узнает об этом не сразу, а только если выждать expiry или сбросить кэш в самом браузере. Это не очень эффективно, если файл постоянно изменяется и необходимо постоянно отдавать его актуальную версию.
1.2 Кэширование https Специальные заголовки вида strict-security. Позволяет браузеру всегда обращаться по https к выбранному домену. Сохраняет это состояние довольно жёстко и, в случае отмены этого вида кэша, браузер ещё довольно долго будет пытаться загрузить страницу по https, при этом игнорируя текущие заголовки.1.3 Кэширование центра сертификации Так называемый, stamp центра сертификации.Данный вид кэширования считается обязательным для применения, если вы не хотите, чтобы пользователи вашего сайта ждали, когда центр сертификации (а это некий сервер, который отвечает за достоверность вашего сертификата) обработает запрос от браузера пользователя и подтвердит, что ваш сайт действительно подтверждён им.
1.4 Кэширование страниц Когда страница уже сгенерирована, нужно постоянно отслеживать ее актуальность. Для этого вы должны использовать серверный кэш с отслеживанием времени изменения отдельных частей страницы (если страница строится из множества динамически генерируемых блоков). При таком подходе в каждом ответе от сервера установлены специальные заголовки, обозначающие время изменения страницы, которые затем отправляются браузером пользователя при повторном обращении к странице сайта. Сервер при получении таких заголовков можем проанализировать текущее состояние страницы (возможно, даже отрисовать её), но вместо содержимого страницы отдать заголовок «304 Not Modified» , что для пользовательского браузера будет означать, что можно показать страницу из своего (браузера пользователя) кэша.Конечно, можно отправлять соответствующие заголовки без использования серверного отслеживания кэша, но в таком случае большинство пользователей получат обновление контента страницы довольно поздно. При таком подходе браузер иногда опрашивает сервер для получения обновлений, но периодичность и правила для каждого браузера настраиваются его разработчиком, поэтому надеяться на то, что ваши пользователи получат обновления вовремя, не приходится.
Как правило, кэш подразделяется по типу пользователей:
Данное разделение обусловлено уникальностью контента, для каждого авторизованного пользователя и общностью контента для гостевых пользователей. В большинстве сайтов не авторизованный пользователь не может изменять содержимое сайта, а значит и влиять на его содержимое.
Браузерный кэш позволяет экономить трафик и время, затрачиваемое на загрузку страниц. Но для достижения эффекта экономии, пользователь должен хотя бы один раз посетить нашу страницу, а это означает, что нагрузка на серверные ресурсы уменьшится, но не значительно.
2. Серверное кэширование Под серверным кэшированием понимаются все виды кэширования, при котором данные хранятся на серверной стороне. Эти данные не доступны клиентским браузерам. Кэш создаётся и хранится по принципу «один ко многим» (многие, в данном случае, - это клиентские устройства).
Пожалуй, любой когда-либо мечтал о сайте, работающем со скоростью «ping» или быстрее.
Но и у этого типа кэша есть свои минусы: например, невозможность кэшировать страницы для авторизованного пользователя, либо пользователя, содержимое страницы которого зависит от текущих переменных пользователя.
Используйте этот кэш, если серверу известны все статичные состояния внешних данных, такие как: uri, get (без дополнительных параметров), пользователь не авторизован - то есть, фактически, это идеальное состояние страницы для гостевых пользователей. Учитывайте тот факт, что при таком кэшировании архитектура сайта или приложения всегда должна однотипно обрабатывать входящие запросы и отдавать однотипные ответы. Такое состояние есть в любом приложении или сайте, его нужно лишь отследить и применить к нему кэш.
Кэширование страниц целиком, чаще всего, применяют в каких-то экстренных случаях, при этом кэш страниц сохраняется на заранее указанное время (от 2 минут), в течение которого ответы от сервера однотипны (не позволяйте браузеру кэшировать это).
2.2 Кэширование результатов компиляции php-файлов Различают как чистую компиляцию кода, так и его оптимизацию во время компилирования (подмена скриптов). Наиболее яркие примеры:И тот и другой вид кэширования могут использоваться в проекте, но у каждого есть собственные нюансы, которые необходимо учитывать при написании кода.
Необходимо отслеживать: состояние таблиц, состояние сессии пользователя, выключать ли кэширование при POST или GET запросах (http query), зависимость от текущего адреса, постоянство кэширования (при изменении предыдущих условий) или его динамическую подстройку.
Кэширование отдельных блоков страниц лучше других типов кэширования подойдёт, если вам нужно, например, уменьшить количество запросов к базе данных от реальных (авторизованных) пользователей. Кстати, при правильно заданных зависимостях, он будет работать даже эффективнее, чем все последующие виды кэширования.
Почему этот вид кэширования настолько важен? Всё дело в том, что расширение пула серверов баз данных намного более сложная задача, чем расширение пула серверов php-части сайта. Более того, php конфликты состояния кэширования решаются гораздо легче, чем конфликты при работе с множеством баз данных.
Наверняка, вы регулярно сталкивались с ситуацией, когда необходимо отдать новые материалы, дата публикации которых уже разрешена текущим timestamp? Проще говоря,
WHERE show_ts
