HTTP 헤더2 - 캐시와 조건부 요청

캐시 기본 동작

캐시가 없을 때

• 데이터가 변경되지 않아도 계속 네트워크 통해서 데이터를 다운로드 받아야 함
• 인터넷 네트워크는 매우 느리고 비싸다
• 브라우저 로딩 속도가 느림
• 느린 사용자 경험

캐시 적용

<방법>

1. 첫 번째 요청 시, 웹 브라우저가 요청한 데이터를 서버가 응답을 해줄 때, cache-control(캐시 유효 시간)을 같이 보냄

2. 서버로 부터 온 응답결과를 브라우저 캐시에 캐시 유효 시간동안 저장해 놓음

3. 웹 브라우저가 동일한 데이터를 요청 할 때, 브라우저 캐시에 있는 요청정보이면 캐시 유효 시간을 검증 한 후 브라우저 캐시에서 해당 데이터를 가져옴

• 캐시 덕분에 캐시 가능 시간동안 네트워크를 사용하지 않아도 됨
• 비싼 네트워크 사용량을 줄일 수 있음
• 브라우저 로딩 속도가 매우 빠름
• 빠른 사용자 경험

<캐시 시간이 초과된 경우>

1. 캐시 유효 시간이 초과가 된다면, 다시 서버에게 요청

2. 서버로 부터 온 응답 결과를 다시 브라우저 캐시에 다시 저장(기존에 있던 데이터는 덮어씌어짐) 후 캐시 유효 시간 작동

• 캐시 유효 시간이 초과하면, 서버를 통해 데이터를 다시 조회하고, 캐시를 갱신
• 이때 다시 네트워크 다운로드가 발생

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검증 헤더와 조건부 요청1

캐시 시간 초과

• 캐시 유효 시간이 초과해서 서버에 다시 요청하면 다음 두 가지 상황이 발생
  1. 서버에서 기존 데이터를 변경
  2. 서버에서 기존 데이터를 변경하지 않음
• 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

검증 헤더 추가

1. 웹 브라우저가 요청한 데이터를 서버가 응답을 보내줄 때, 캐시 유효 시간과, 마지막 수정 날짜와 시간을 같이 보냄 (검증 헤더)

2. 브라우저 캐시에 응답 결과를 저장함, 이때 응답값에 포함되어 있던 데이터 최종 수정일도 같이 저장

3. 캐시 시간이 초과된다면, 웹 브라우저가 서버에 요청을 할때 캐시가 가지고 있는 데이터 최종 수정일을 같이 전달

4. 요청 받은 서버는 서버가 가지고 있는 데이터 최종 수정일과 웹 브라우저가 보낸 데이터 최종 수정일을 비교 (조건부 요청)

5. 수정이 되지 않았다면(일치하다면), HTTP응답을 만들 때 304 Not Modified를 보냄 이때! 응답에 HTTP Body가 없음(수정된 것이 없기 때문에) → 헤더 부분만 전송

6. 응답받은 브라우저 캐시는 응답 결과를 재사용하고 헤더 데이터를 갱신함

• 캐시 유효 시간이 초과해도, 서버의 데이터가 갱신되지 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

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검증 헤더와 조건부 요청2

• 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

ex) If-Modified-Since: 이후에 데이터가 수정되었으면?

• 데이터 미변경 예시
  • 캐시: 2020년 11월 10일 10:00:00 vs 서버: 2020년 11월 10일 10:00:00
  • 304 Not Modified, 헤더 데이터만 전송(BODY 미포함)
  • 전송 용량 0.1M (헤더 0.1M, 바디 1.0M)
• 데이터 변경 예시
  • 캐시: 2020년 11월 10일 10:00:00 vs 서버: 2020년 11월 10일 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
  • ex) 스페이스나 주석처럼 크게 영향이 없는 변경에서 캐시를 유지하고 싶은 경우

ETag, If-None-Match

• ETag(Entity Tag)
• 캐시용 데이터에 임의의 고유한 버전 이름을 달아둠
  • ex) ETag: "v1.0", ETag: "a2jiodwjekil3"
• 데이터가 변경되면 이 이름을 바꾸어서 변경함(Hash를 다시 생성)
  • ex) ETag: "aaaaa" -> ETag: "bbbbb"

• 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)
• ex)
  • 서버는 배타 오픈 기간인 3일 동안 파일이 변경되어도 ETag를 동일하게 유지
  • 애플리케이션 배포 주기에 맞추어 ETag 모두 갱신

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캐시와 조건부 요청 헤더

캐시 제어 헤더

• Cache-Control: 캐시 제어, 캐시 지시어
  • Cache-Control: max-age
    • 캐시 유효 시간, 초 단위
  • Cache-Control: no-cache
    • 데이터는 캐시해도 되지만, 항상 origin서버에 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
• Expries: 캐시 유효 기간(하위 호환)
  • expires: Mon, 01 Jan 1990 00:00:00 GMT
  • 캐시 만료일을 정확한 날짜로 지정
  • HTTP 1.0부터 사용
  • 지금은 더 유연한 Cache-Cotrol: max-age 권장
  • Cache-Contro: 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-Unmodifed-Since: Last-Modified 값 사용

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프록시 캐시

: CDN서비스, 웹 브라우저와 원 서버 사이에 프록시 캐시 서버를 중간에 두고 웹브라우저(프라이빗 캐시)가 프록시 캐시 서버(퍼블릭 캐시)에 접근 한 후, 프록시 캐시 서버에서 원 서버에 접근

• public 캐시: 중간에 공용으로 사용하는 캐시
• private 캐시: 웹 브라우저나 로컬에 저장되는 캐시

Cache-Control

캐시 지시어(directives) - 기타

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

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캐시 무효화

Cache-Control: 확실한 캐시 무효화 응답

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

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 발생해야 함 - 504(Gateway Timeout)
  • must-revalidate는 캐시 유효 시간이라면 캐시를 사용함
• Pragma: no-cache
  • HTTP 1.0 하위 호환

no-cache vs must-revalidate

no-cache는 원 서버에 접근할 수 없는 경우 캐시 서버 설정에 따라 캐시 데이터를 반환할 수 있다(오류 보다는 오래된 데이터를 보여줌)

must-revalidate는 원 서버에 접근할 수 없는 경우, 항상 오류가 발생(504 Gateway Timeout)