Varnish Cache 入门教程：现代Web架构中的缓存中间件

Varnish Cache 入门教程：现代Web架构中的缓存中间件

varnish-cache Varnish Cache source code repository 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/va/varnish-cache

什么是Varnish Cache

Varnish Cache是一款高性能的HTTP反向代理缓存服务器，在现代Web架构中扮演着关键角色。它常被形象地称为"Web交付三明治"中的牛肉层，位于TLS加密层和后端服务层之间，为Web流量提供缓存、策略、分析和保护功能。

Varnish的核心架构

典型的Web架构中，Varnish所处的位置如下：

       ┌─────────┐
       │ 浏览器  │
       └─────────┘                                            ┌─────────┐
                  \                                          ┌─────────┐│
       ┌─────┐     ╔═════════╗    ┌─────┐    ┌─────────┐    ┌─────────┐│┘
       │ 应用 │ --- ║ 网络层 ║ -- │ TLS │ -- │ Varnish │ -- │ 后端服务 │┘
       └─────┘     ╚═════════╝    └─────┘    └─────────┘    └─────────┘
                   /
       ┌────────────┐
       │ API客户端  │
       └────────────┘

这种架构中：

• TLS层负责HTTPS加密，需要访问网站的数字证书
• 后端层包含Web服务器、CDN、API服务等所有内容源
• Varnish作为中间层，提供缓存和流量管理功能

Varnish工作原理

Varnish通过VCL(Varnish Configuration Language)程序处理每个请求，决定如何处理请求：

1. 确定内容来自哪个后端
2. 决定缓存时间
3. 检查访问权限
4. 判断是否需要重定向
5. 处理后端故障时的备用方案

一个简单的VCL示例，将不同URL路由到不同后端：

sub vcl_recv {
   if (req.url ~ "^/wiki") {
       set req.backend_hint = wiki_server;
   } else {
       set req.backend_hint = wordpress_server;
   }
}

VCL代码会被编译为C程序，再编译为共享库，因此执行效率极高。

Varnish的日志系统

Varnish通过VSL(Varnish Shared Memory Log)记录所有操作，日志包含详细请求信息：

*   << Request  >> 318737
-   Begin          req 318736 rxreq
-   Timestamp      Start: 1612787907.221931 0.000000 0.000000
-   ReqMethod      GET
-   ReqURL         /vmods/
-   ReqProtocol    HTTP/1.1
-   ReqHeader      Host: varnish-cache.org
[...]

这些日志存储在共享内存的环形缓冲区中，可以通过工具如varnishncsa转换为NCSA格式：

192.0.2.24 - - [08/Feb/2021:12:42:35 +0000] "GET http://vmods/ HTTP/1.1" 200 0 [...]

Varnish的缓存机制

Varnish的缓存功能是其核心价值：

1. 收到请求后，VCL决定是否从缓存中查找可用响应
2. 缓存命中时，响应时间通常在微秒级别
3. 缓存未命中时，后端响应可根据VCL规则缓存指定时间
4. 支持HTTP的Cache-Control头部，但最终缓存决策由VCL控制

内容组合功能

Varnish支持ESI(Edge Side Includes)，允许将来自不同后端的内容片段组合成最终响应：

<H1>热门新闻</H1>
<ESI:include src="/topnews"/>

每个ESI片段都有独立的缓存策略，即使整个页面不能缓存，其中的片段仍可被缓存和共享。

内容策略控制

Varnish通过VCL提供强大的内容策略控制能力：

预设策略包括：

• 基于IP的访问控制
• 根据客户端提供本地化内容
• 实施访问时间限制

反应式策略包括：

• 后端感染时阻止访问
• 修复产品二维码的错误URL
• 后端数据库重建时延长缓存时间

Varnish的通用性

Varnish具有出色的跨平台能力：

• 支持现代UNIX-like系统：Linux、FreeBSD、macOS等
• 支持多种CPU架构：x86、ARM、MIPS、Power等
• 可部署在物理机、虚拟机、容器、云环境等各种场景

总结

Varnish Cache作为现代Web架构中的缓存中间件，提供了高性能的缓存能力、灵活的流量控制和完善的日志系统。通过VCL语言，开发者可以精细控制每个请求的处理逻辑，实现复杂的业务需求。其跨平台特性和高可靠性使其成为构建高性能Web服务的理想选择。

对于初学者，建议从简单的VCL配置开始，逐步探索Varnish的各项高级功能。后续教程将详细介绍Varnish的安装、配置和优化实践。

varnish-cache Varnish Cache source code repository 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/va/varnish-cache