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 인프런 모든 개발자를 위한 HTTP 웹 기본 지식을 학습하고 정리한 내용 입니다.

캐시 기본 동작

캐시가 없다면..?

  • 데이터가 변경되지 않아도 계속 네트워크를 통해서 데이터를 다운로드 받아야 한다.
  • 인터넷 네트워크는 느리고 비싸다.
  • 브라우저 로딩 속도가 느리다.
  • 느린 사용자 경험.

캐시를 적용하면

  • 캐시 덕분에 캐시 가능 시간동안 네트워크를 이용하지 않아도 된다.
  • 비싼 네트워크 사용량을 줄일 수 있다.
  • 브라우저 로딩 속도가 매우 빠르다.
  • 빠른 사용자 경험

캐시 시간 초과

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

검증 헤더와 조건부 요청 1

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

  1. 서버에서 기존 데이터를 변경함 ☆ → ★
  2. 서버에서 기존 데이터를 변경하지 않음 ☆

1번은 다시 받아야 하긴 하는데, 2번은 굳이 다시 받아야 할까?

  • 캐시 만료 후에도 서버에서 데이터를 변경하지 않음.
  • 생각해보면 데이터를 전송하는 대신에 저장해 두었던 캐시를 재사용 할 수 있다.
  • 단 클라이언트의 데이터와 서버의 데이터가 같다는 사실을 확인할 수 있는 방법 필요

검증 헤더 추가

다음과 같은 헤더를 추가한다.

만료된 캐시를 가진 클라이언트가 해당 헤더를 가지고 if-modified-since 헤더를 만들어서 서버에 보낸다.

뭔가 바뀌지 않았다면..

서버는 304 Not Modified를 보낸다. 이때 HTTP Body가 없어서 데이터 전송량이 확 줄어든다.

이럼 브라우저가 알아서 다시 갱신을 하던가 한다.

  • 캐시 유효 시간이 초과해도, 서버의 데이터가 갱신 되지 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
  • 매우 실용적인 해결책

검증 헤더와 조건부 요청 2

  • 검증 헤더
    • 캐시 데이터와 서버 데이터가 같은지 검증하는 데이터
    • Last-Modified, ETag
  • 조건부 요청 헤더
    • 검증 헤더로 조건에 따른 분기
    • If-Modified-Since: Last-Modified 사용
    • If-None-Match: ETag 사용
    • 조건이 만족하면 200 OK
    • 조건이 만족하지 않으면 304 Not Modified

예시

  • If-Modified-Since: 이후에 데이터가 수정되었으면?
    • 데이터 미변경 예시
      • 캐시: 2024년 01월 01일 10:00:00 vs 서버: 2024년 01월 01일 10:00:00
      • 304 Not Modified, 헤더 데이터만 전송(BODY 미포함)
      • 전송 용량 0.1M (헤더 0.1M)
    • 데이터 변경 예시
      • 캐시: 2024년 01월 01일 10:00:00 vs 서버: 2024년 01월 01일 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 수정해서 데이터 결과가 똑같은 경우
  • 서버에서 별도의 캐시 로직을 관리하고 싶은 경우
    • 예) 스페이스나 주석처럼 크게 영향이 없는 변경에서 캐시를 유지하고 싶은 경우

이럴 때 이걸 해결하고 싶다면 ETag를 사용하면 된다.

ETag, If-None-Match

  • ETag(Entity Tag)
  • 캐시용 데이터에 임의의 고유한 버전 이름을 달아둠
    • 예) ETag: “v1.0”, ETag: “a2jiodwjekjl3”
  • 데이터가 변경되면 이 이름을 바꾸어서 변경함(Hash를 다시 생성)
    • 예) ETag: “aaaaa” -> ETag: “bbbbb”
    • 같은 데이터라면 해시를 사용하면 뭐 그대로 나오니 캐시가 그대로 유지될 것이다.
  • 진짜 단순하게 ETag만 보내서 같으면 유지, 다르면 다시 받기!

ETag, If-None-Match 정리

  • 진짜 단순하게 ETag만 서버에 보내서 같으면 유지, 다르면 다시 받기!
  • 캐시 제어 로직을 서버에서 완전히 관리
  • 클라이언트는 단순히 이 값을 서버에 제공(클라이언트는 캐시 메커니즘을 모름)
  • 예시)
    • 서버는 베타 오픈 기간인 3일 동안 파일이 변경되어도 ETag를 동일하게 유지
    • 애플리케이션 배포 주기에 맞추어 ETag 모두 갱신

캐시와 조건부 요청 헤더

캐시 제어 헤더

  • Cache-Control : 캐시 제어
  • Pragma : 캐시 제어(하위 호환)
  • Expires : 캐시 유효 기간(하위 호환)

Cache-Control 캐시 지시어(directives)

  • Cache-Control : max-age
    • 캐시 유효 시간, 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)

Pragma 캐시 제어(하위 호환)

  • Pragma : no-cache
  • HTTP 1.0 하위 호환

Expires 캐시 만료일 지정(하위 호환)

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-age권장
  • 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

유튜브를 보면 외국 조회수 낮은 영상은 되게 느린데, 조회수 높은 영상은 재생이 빠르다.

한국 어딘가에 그 영상이 있냐없냐 즉 프록시 캐시 서버(유튜브 CDN)에 영상이 있냐 없냐에 따라 속도 차이가 많이 난다.

Cache-Control 캐시 지시어(directives) - 기타

  • Cache-Control: public
    • 응답이 public 캐시에 저장되어도 됨
  • Cache-Control: private
    • 응답이 해당 사용자 만을 위한 것임, private 캐시에 저장해야 함(기본 값)
  • Cache-Control: s-maxage
    • 프록시 캐시에만 적용되는 max-age
  • Age: 60 (HTTP 헤더)
    • 오리진 서버에서 응답 후 프록시 캐시 내에 머문 시간(초)

캐시 무효화

Cache-Control 확실한 캐시 무효화 응답

  • Cache-Control: no-cache, no-store, must-revalidate
  • Pragma: no-cache
    • HTTP 1.0 하위 호환

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 조회 시 원 서버에 검증해야함
    • 원 서버 접근 실패 시 반드시 오류가 발생해야함 - 504(Gateway Timeout)
    • must-revalidate는 캐시 유효 시간이라면 캐시를 사용함
  • Pragma: no-cache
    • HTTP 1.0 하위 호환

no-cache vs must-revalidate

프록시가 먼저 헤더를 보는데 no-cache가 있어서 이건 내가 검증할 수 없어 하고 원서버에 검증을 요청한다.

그럼 원서버에서 바뀐지 안바뀐지 판단하고 프록시 서버에 값을 전달해준다.

그런데 순간적으로 프록시 서버랑 원 서버랑 통신이 끊겼다고 생각해보자.

이때 no-cache는 이게 에러를 줄 수도 있고, 아니면 그냥 옛날 값을 보도록 정상 응답을 해줄 수도 있다.

그런데 must-revalidate는 다르다.

순간 서버가 끊기면 504 Gateway Timeout을 내려버린다.

확실하게 검증을 한다는 소리다.

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참고