Asp.Net Core中利用过滤器控制Nginx的缓存时间

前言

Web项目中很多网页资源比如html、js、css通常会做服务器端的缓存，加快网页的加载速度

一些周期性变化的API数据也可以做缓存，例如广告资源位数据，菜单数据，商品类目数据，商品详情数据，商品列表数据，公共配置数据等，这样就可以省去很多在服务端手动实现缓存的操作

最早资源缓存大部分都用Expires、Cache-Control或Etag实现的，我们可以在WebServer中统一设置响应头，或者指定规则单独设置

以上都是基于Http协议的缓存，如今很多WebServer，例如Nginx和阿里二次开发的Tengine，都是自己的一套缓存实现，通过独有的响应头参数（X-Accel-Expires）来识别控制缓存，优先级是大于Http协议那些的

通常Nginx都是作为代理服务器，反向代理多台源服务器，如果开启了缓存，二次请求到了Nginx就会直接响应给客户端了，能减轻源服务器的压力

本文主要是基于 X-Accel-Expires 来实现缓存的，前提是在Nginx中已经配置了Proxy Cache规则

Nginx的缓存原理

1. 这是资源访问路径，通过Nginx反向代理多个源服务器，Nginx中配置了缓存，第二次访问到了Nginx就直接返回了，不会再到后面的源服务器

2. 常见的Http缓存响应头设置有以下几种，其中Etag和Last-Modified是组合使用的，X-Accel-Expires是Nginx独有的参数，优先级高于其他几个设置，值的单位是秒，0为不生效

Nginx缓存识别优先级如下

3. Nginx实现缓存的原理是把Url和相关参数，通过自定义组合作为Key，并使用MD5算法对Key进行哈希，把响应结果存到硬盘上的对应目录，支持通过命令清除缓存

具体可以参考以下文章，非常详细：

https://www.nginx.com/blog/nginx-high-performance-caching/

https://czerasz.com/2015/03/30/nginx-caching-tutorial/

代码实现

以下是通过过滤器实现控制该参数，支持在Controller或Action上传入滑动时间，或者固定时间，灵活控制缓存时间

    /// <summary>
    /// 配合nginx缓存
    /// </summary>
    [AttributeUsageAttribute(AttributeTargets.Class | AttributeTargets.Method,AllowMultiple = false)]
    public class NginxCacheFilterAttribute : Attribute, IAsyncActionFilter
    {
        /// <summary>
        /// 构造函数
        /// </summary>
        public NginxCacheFilterAttribute() { }

        /// <summary>
        /// 固定时间格式正则，例如：00:00 、10:30
        /// <summary>
        static Regex reg = new Regex(@"^(\d{1,2}):(\d{1,2})$",RegexOptions.IgnoreCase);

        /// <summary>
        /// 缓存清除固定时间，new string[] { "00:00", "10:00", "14:00", "15:00" }
        /// </summary>
        public string[] MustCleanTimes { get; set; }

        /// <summary>
        /// 缓存清除滑动时间，默认 300 (5分钟)
        /// </summary>
        public int Period { get; set; } = 300;

        /// <summary>
        /// 请求头变量
        /// </summary>
        const string X_Accel_Expires = "X-Accel-Expires";
        const string ETag = "ETag";
        const string Cache_Control = "Cache-Control";

        /// <summary>
        /// 过滤器执行
        /// </summary>
        /// <param name="context"></param>
        /// <param name="next"></param>
        /// <returns></returns>
        public Task OnActionExecutionAsync(ActionExecutingContext context,ActionExecutionDelegate next)
        {
            //非GET请求，不设置nginx缓存头
            if (context.HttpContext.Request.Method.ToUpper() != "GET") {
                return next.Invoke();
            }
            var response = context.HttpContext.Response;
            //判断固定时间
            if (MustCleanTimes != null && MustCleanTimes.Length > 0) {
                var nowTime = DateTime.Now;                  //当前时间
                var nowYmd = nowTime.ToString("yyyy-MM-dd"); //当前日期
                List<DateTime> cleanTimes = new List<DateTime>();
                foreach (var time in MustCleanTimes) {
                    if (reg.IsMatch(time) && DateTime.TryParse($"{nowYmd} {time}",out DateTime _date)) {
                        //已超时的推到第二天，例如设置的是00:00，刷新时间就应该是第二天的00:00
                        if (_date < nowTime)
                            cleanTimes.Add(_date.AddDays(1));
                        else
                            cleanTimes.Add(_date);
                    }
                }
                if (cleanTimes.Count > 0) {
                    var nextTime = cleanTimes.OrderBy(o => o).FirstOrDefault(); //下次刷新时间
                    var leftSeconds = nextTime.Subtract(nowTime).TotalSeconds;  //下次刷新剩余秒数
                    if (leftSeconds >= 0 && leftSeconds < Period)
                        Period = (int)leftSeconds;
                }
            }

            //添加X_Accel_Expires
            if (response.Headers.ContainsKey(X_Accel_Expires)) {
                response.Headers.Remove(X_Accel_Expires);
            }
            response.Headers.Add(X_Accel_Expires,Period.ToString());

            //添加ETag
            if (response.Headers.ContainsKey(ETag)) {
                response.Headers.Remove(ETag);
            }
            response.Headers.Add(ETag,new System.Net.Http.Headers.EntityTagHeaderValue($"\"{DateTime.Now.Ticks.ToString()}\"",true).ToString());

            //移除Cache-Control
            response.Headers.Remove(Cache_Control);

            return next.Invoke();
        }
    }

具体的使用方式如下：

1. 全局用法，全局Api都是设置的默认缓存时间，不需要缓存的Api在Controller或Action上单独设置Period=0即可

//全局添加
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
     //添加过滤器
     services.AddControllers(config => {
         config.Filters.Add<NginxCacheFilterAttribute>();
     });
}

2. 局部用法

/// <summary>
/// 设置滑动时间
/// 30秒后自动过期
/// </summary>
/// <returns></returns>
[HttpGet]
[NginxCacheFilter(Period = 30)]
public HttpResponseMessage TestCache1()
{
    return new HttpResponseMessage() { StatusCode = System.Net.HttpStatusCode.OK };
}

/// <summary>
/// 设置固定时间
/// 例如：9点第一次请求，一直缓存到10点失效，12点第一次请求，一直缓存到15点失效
/// </summary>
/// <returns></returns>
[HttpGet]
[NginxCacheFilter(MustCleanTimes = new[] { "10:00","15:00","22:00" })]
public HttpResponseMessage TestCache2()
{
    return new HttpResponseMessage() { StatusCode = System.Net.HttpStatusCode.OK };
}

具体效果

1. 我们第一次请求接口，返回200状态码，Nginx在响应头上会返回X-Cache：MISS，代表缓存未命中

2. 第二次请求，会返回304状态码，Nginx在响应头上会返回 X-Cache：HIT，代表已经命中缓存

3. 我们开启Chrome调试中的Disable Cache，这样所有请求的请求头中都会设置 Cache-Control: no-cache，再刷新下接口看下

发现接口返回200状态码，Nginx在响应头上会返回X-Cache：EXPIRED，说明缓存已过期，已从源服务器返回了数据，也说明通过请求头设置Cache-Control为no cache是可以跳过缓存的

更多含义：

高性能用法：

proxy_cache_lock：缓存锁

proxy_cache_lock_timeout：缓存锁过期时间

如果给缓存规则设置了proxy_cache_lock，那么该规则下同时进来多个同一个Key的请求，只会有一个请求被转发到后面的源服务器，其余请求会被等待，直到源服务器的内容被成功缓存

可以配合设置proxy_cache_lock_timeout，设置一个缓存锁的过期时间，这样其余请求如果等待超时了，也会被释放请求到后面的源服务器

通过这两个参数的组合使用，可以有效避免同一个请求大量打入时，瞬间压垮后面的源服务器

原创作者：Harry

原文出处：https://www.cnblogs.com/simendancer/articles/17109964.html