面试官:谈谈浏览器缓存DNS缓存CDN缓存是什么?
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DNS 缓存
什么是 DNS?
DNS 解析
1www.2btech.cn (域名) - DNS解析 -> 111.222.33.444 (IP地址)
DNS 缓存
有 dns 的地方就有缓存。浏览器、操作系统、Local DNS、根域名服务器,它们都会对 DNS 结果做一定程度的缓存。DNS 查询过程如下:
首先搜索浏览器自身的 DNS 缓存,如果存在则域名解析到此完成。
如果浏览器自身的缓存里面没有找到对应的条目,那么会尝试读取操作系统的 hosts 文件看是否存在对应的映射关系,如果存在则域名解析到此完成。
如果本地 hosts 文件不存在映射关系,则查找本地 DNS 服务器(ISP 服务器或者自己手动设置的 DNS 服务器),如果存在则域名到此解析完成。
如果本地 DNS 服务器还没找到的话,它就会向根服务器发出请求进行递归查询。
CDN 的定义
CDN:Content Delivery Network/Content Ddistribute Network,即内容分发网络。客户端访问网站的过程:
没有 CDN:
用户在浏览器访问栏中输入要访问的域名。
浏览器向 DNS 服务器请求对该域名的解析。
DNS 服务器返回该域名的 IP 地址给浏览器。
浏览器使用该 IP 地址向服务器请求内容。
服务器将用户请求的内容返回给浏览器。
使用了 CDN:
用户在浏览器中输入要访问的域名。
浏览器向 DNS 服务器请求对域名进行解析。由于 CDN 对域名解析进行了调整,DNS 服务器会最终将域名的解析权交给 CNAME 指向的 CDN 专用 DNS 服务器。
用户向 CDN 的负载均衡设备发起内容 URL 访问请求。
用户向缓存服务器发出请求。
缓存服务器响应用户请求,将用户所需内容传送到用户。如果这台缓存服务器上并没有用户想要的内容,而负载均衡设备依然将它分配给了用户,那么这台服务器就要向它的上一级缓存服务器请求内容,直至追溯到网站的源服务器将内容拉取到本地。
CDN 优势
CDN 节点解决了跨运营商和跨地域访问的问题,访问延时大大降低。大部分请求在CDN边缘节点完成,CDN起到了分流作用,减轻了源服务器的负载。
关于缓存
在用户第一次访问网站后,网站的一些静态资源如图片等就会被下载到本地,作为缓存,当用户第二次访问该网站的时候,浏览器就会从缓存中加载资源,不用向服务器请求资源,从而提高了网站的访问速度,而若使用了 CDN,当浏览器本地缓存的资源过期之后,浏览器不是直接向源站点请求资源,而是向 CDN 边缘节点请求资源,CDN 边缘节点中也存在缓存,若 CDN 中的缓存也过期,那就由 CDN 边缘节点向源站点发出回源请求来获取最新资源。请求数据流程图如下:
什么是浏览器缓存
简单来说,浏览器缓存其实就是浏览器保存通过 HTTP 获取的所有资源,是浏览器将网络资源存储在本地的一种行为。
缓存的资源去哪里了?
你可能会有疑问,浏览器存储了资源,那它把资源存储在哪里呢?
MemoryCache 顾名思义,就是将资源缓存到内存中,等待下次访问时不需要重新下载资源,而直接从内存中获取。Webkit 早已支持 memoryCache。目前 Webkit 资源分成两类,一类是主资源,比如 html 页面,或者下载项,一类是派生资源,比如 HTML 页面中内嵌的图片或者脚本链接,分别对应代码中两个类:MainResourceLoader 和 SubresourceLoader。虽然 Webkit 支持 memoryCache,但是也只是针对派生资源,它对应的类为 CachedResource,用于保存原始数据(比如 CSS,JS 等),以及解码过的图片数据。
DiskCache 顾名思义,就是将资源缓存到磁盘中,等待下次访问时不需要重新下载资源,而直接从磁盘中获取,它的直接操作对象为 CurlCacheManager。
因为 CSS 文件加载一次就可渲染出来,我们不会频繁读取它,所以它不适合缓存到内存中,但是 js 之类的脚本却随时可能会执行,如果脚本在磁盘当中,我们在执行脚本的时候需要从磁盘取到内存中来,这样 IO 开销就很大了,有可能导致浏览器失去响应。
先在内存中查找,如果有直接加载。
如果内存中不存在,则在硬盘中查找,如果有直接加载。
如果硬盘中也没有,那么就进行网络请求。
请求获取的资源缓存到硬盘和内存。
浏览器缓存的分类
强缓存
协商缓存
浏览器再向服务器请求资源时,首先判断是否命中强缓存,再判断是否命中协商缓存。
浏览器缓存的优点
减少了冗余的数据传输;
减少了服务器的负担,大大提升了网站的性能;
加快了客户端加载网页的速度;
强缓存
浏览器在加载资源时,会先根据本地缓存资源的 header 中的信息判断是否命中强缓存,如果命中则直接使用缓存中的资源不会再向服务器发送请求。这里的 header 中的信息指的是 expires 和 cahe-control。
Expires:该字段是 http1.0 时的规范,它的值为一个绝对时间的 GMT 格式的时间字符串,比如 Expires:Mon,18 Oct 2066 23:59:59 GMT。这个时间代表着这个资源的失效时间,在此时间之前,即命中缓存。这种方式有一个明显的缺点,由于失效时间是一个绝对时间,所以当服务器与客户端时间偏差较大时,就会导致缓存混乱。
Cache-Control:Cache-Control 是 http1.1 时出现的 header 信息,主要是利用该字段的 max-age 值来进行判断,它是一个相对时间,例如 Cache-Control:max-age=3600,代表着资源的有效期是 3600 秒。cache-control 除了该字段外,还有下面几个比较常用的设置值:
no-cache:需要进行协商缓存,发送请求到服务器确认是否使用缓存。
no-store:禁止使用缓存,每一次都要重新请求数据。
public:可以被所有的用户缓存,包括终端用户和 CDN 等中间代理服务器。
private:只能被终端用户的浏览器缓存,不允许 CDN 等中继缓存服务器对其缓存。
Cache-Control 与 Expires 可以在服务端配置同时启用,同时启用的时候 Cache-Control 优先级高。
协商缓存
当强缓存没有命中的时候,浏览器会发送一个请求到服务器,服务器根据 header 中的部分信息来判断是否命中缓存。如果命中,则返回 304 ,告诉浏览器资源未更新,可使用本地的缓存。这里的 header 中的信息指的是 Last-Modify/If-Modify-Since 和 ETag/If-None-Match。
Last-Modify/If-Modify-Since:浏览器第一次请求一个资源的时候,服务器返回的 header 中会加上 Last-Modify,Last-modify 是一个时间标识该资源的最后修改时间。当浏览器再次请求该资源时,request 的请求头中会包含 If-Modify-Since,该值为缓存之前返回的 Last-Modify。服务器收到 If-Modify-Since 后,根据资源的最后修改时间判断是否命中缓存。如果命中缓存,则返回 304,并且不会返回资源内容,并且不会返回 Last-Modify。缺点是短时间内资源发生了改变,Last-Modified 并不会发生变化,如果这个资源在一个周期内修改回原来的样子了,我们认为是可以使用缓存的,但是 Last-Modified 可不这样认为,因此便有了 ETag。
ETag/If-None-Match:与 Last-Modify/If-Modify-Since 不同的是,Etag/If-None-Match 返回的是一个校验码。ETag 可以保证每一个资源是唯一的,资源变化都会导致 ETag 变化。服务器根据浏览器上送的 If-None-Match 值来判断是否命中缓存。
与 Last-Modified 不一样的是,当服务器返回 304 Not Modified 的响应时,由于 ETag 重新生成过,response header 中还会把这个 ETag 返回,即使这个 ETag 跟之前的没有变化。
Last-Modified 与 ETag 是可以一起使用的,服务器会优先验证 ETag,一致的情况下,才会继续比对 Last-Modified,最后才决定是否返回 304。
总结
当浏览器再次访问一个已经访问过的资源时,它会这样做:
看看是否命中强缓存,如果命中,就直接使用缓存了。
如果没有命中强缓存,就发请求到服务器检查是否命中协商缓存。
如果命中协商缓存,服务器会返回 304 告诉浏览器使用本地缓存。
否则,返回最新的资源。
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