Expires / Cache-Control / Last-Modified / If-Modified-Since / ETag / If-None-Match 区别使用

本文主要讲解 web缓存的应用.

Expires / Cache-Control / Last-Modified / If-Modified-Since / ETag / If-None-Match 的区别以及使用详解

为了演示体现缓存的作用，先删除所有的浏览器缓存，然后以如下四种方式访问baidu网站，期间使用 Pagetest作为测试软件，这是一个搭配IE使用的软件，功能上类似HttpWatch，不过它是免费的，有关Pagetest的用法可以参考官方文章提供的 教程：

1. 打开IE，键入百度网址，按回车：
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Expires / Cache-Control：

当服务器发出响应的时候，可以通过两种方式来告诉客户端缓存请求：

第一种是Expires，比如：

Expires: Sun, 16 Oct 2016 05:43:02 GMT

在此日期之前，客户端都会认为缓存是有效的。

不过Expires有缺点，比如说，服务端和客户端的时间设置可能不同，这就会使缓存的失效可能并不能精确的按服务器的预期进行。

第二种是Cache-Control，比如：

Cache-Control: max-age=315360000

这里声明的是一个相对的秒数，表示从现在起，315360000秒内缓存都是有效的，这样就避免了服务端和客户端时间不一致的问题。

但是Cache-Control是HTTP1.1才有的，不适用与HTTP1.0，而Expires既适用于HTTP1.0，也适用于HTTP1.1，所以说在大多数情况下同时发送这两个头会是一个更好的选择，当客户端两种头都能解析的时候，会优先使用Cache-Control。

参考 Apache相关文档

条件GET：Last-Modified / If-Modified-Since和ETag / If-None-Match

Last-Modified / If-Modified-Since

Last-Modified是响应头，If-Modified-Since是请求头。Last-Modified把Web组件的最后修改时间告诉客户端，客户端在下次请求此Web组件的时候，会把上次服务端响应的最后修改时间作为If-Modified-Since的值发送给服务器，服务器可以通过这个值来判断是否需要重新发送，如果不需要，就简单的发送一个304状态码，客户端将从缓存里直接读取所需的Web组件。

ETag / If-None-Match

ETag是响应头，If-None-Match是请求头。Last-Modified / If-Modified-Since的主要缺点就是它只能精确到秒的级别，一旦在一秒的时间里出现了多次修改，那么Last-Modified / If-Modified-Since是无法体现的。相比较，ETag / If-None-Match没有使用时间作为判断标准，而是使用一个特征串。Etag把Web组件的特征串告诉客户端，客户端在下次请求此Web组件的时候，会把上次服务端响应的特征串作为If-None-Match的值发送给服务端，服务端可以通过这个值来判断是否需要从重新发送，如果不需要，就简单的发送一个304状态码，客户端将从缓存里直接读取所需的Web组件。

一些建议：

当使用Expires / Cache-Control的时候，尽量给图片，样式表，脚本等设置一个足够大的缓存时间，如果在此期间，缓存文件有过修改，最简单的更新方式是改名或者设置一个查询参数，比如开始图片名是logo.gif，如果做了一个新的图片，你想更新，可以把图片改名为logo_v2.gif，或者给图片设置一个查询参数logo.gif?foobar，这样，浏览器就会去请求新的图片了。不过，并不是所有的Web组件都适合有一个大的缓存时间，比如html，就不适合使用过大的缓存时间，否则你在缓存到期前，就没机会更新任何东西了。

使用Yslow的都知道，它不建议使用ETag，理由是Etag在分布式环境里，会给服务器造成不必要的压力，比如说在Apache里，Etag缺省是由三个因素决定的：INode Size MTime，而同一个图片，在不同服务器上的INode是不同的，所以在两个服务器上先后请求同一个图片，会得到两次200，虽然我们可以通过设置FileETag Size MTime来屏蔽INode，从而达到一次200，一次304的效果，但304也是要通过一次条件GET请求验证的，所以说，还是通过Expires / Cache-Control来设置一个足够大的缓存时间更划算一些，如此说来，对图片，样式表，脚本等静态内容而言，设置一个大的过期时间是绝对必要的，而Etag和Last-Modified则不是必要的。

如果你决定禁止ETag的话，简单的使用FileETag None就能达到目的。

如果你想把Last-Modified也禁止的话，似乎没有直接的方法，只能通过 header模块的方式：

LoadModule headers_module modules/mod_headers.so

<FilesMatch "...">
Header unset Last-Modified
</FilesMatch>


不理解缓存可能会让我们作出很多错误的判断，比如说很多人在估算带宽的时候一般是按照如下的流程来计算带宽的（以每天百万访问量为例来说明）：

如果100万PV的访问量在一天内平均分布的话，折合到每秒大约12次访问，如果按平均每次访问页面的大小是100K字节左右计算的话，这12次访 问总计大约就是1200K字节，字节的单位是Byte，而带宽的单位是bit，它们之间的关系是1Byte = 8bit，所以1200K Byte大致就相当于9600K bit，也就是9Mbps的样子，实际情况中，我们的网站必须能在峰值流量时保持正常访问，假设峰值流量是平均流量的5倍，于是得出真实带宽的需求应该在45Mbps 左右。

如上的计算只在一种情况下是正确的，那就是网站服务器关闭了缓存或者网站的浏览者关闭了缓存！不过现实情况我们出于性能的考虑肯定要加入缓存，用户在有缓存的情况下产生的流量要远远小于没有缓存时产生的流量。所以在估算带宽的时候，我们还得考虑携带缓存浏览的浏览者在总浏览者中所占的比例，说白了就是回头客的比例，这样才能作出准确的判断，否则会多花很多冤枉钱。

 

基础知识
　　 1) 什么是”Last-Modified”?
　　在浏览器第一次请求某一个URL时，服务器端的返回状态会是200，内容是你请求的资源，同时有一个Last-Modified的属性标记此文件在服务期端最后被修改的时间，格式类似这样：
　　Last-Modified: Fri, 12 May 2006 18:53:33 GMT
　　客户端第二次请求此URL时，根据 HTTP 协议的规定，浏览器会向服务器传送 If-Modified-Since 报头，询问该时间之后文件是否有被修改过：
　　If-Modified-Since: Fri, 12 May 2006 18:53:33 GMT
　　如果服务器端的资源没有变化，则自动返回 HTTP 304 （Not Changed.）状态码，内容为空，这样就节省了传输数据量。当服务器端代码发生改变或者重启服务器时，则重新发出资源，返回和第一次请求时类似。从而保证不向客户端重复发出资源，也保证当服务器有变化时，客户端能够得到最新的资源。
　　 2) 什么是”Etag”?
　　HTTP 协议规格说明定义ETag为“被请求变量的实体值” （参见 ―― 章节 14.19）。 另一种说法是，ETag是一个可以与Web资源关联的记号（token）。典型的Web资源可以一个Web页，但也可能是JSON或XML文档。服务器单独负责判断记号是什么及其含义，并在HTTP响应头中将其传送到客户端，以下是服务器端返回的格式：
　　ETag: "50b1c1d4f775c61:df3"
　　客户端的查询更新格式是这样的：
　　If-None-Match: W/"50b1c1d4f775c61:df3"
　　如果ETag没改变，则返回状态304然后不返回，这也和Last-Modified一样。本人测试Etag主要在断点下载时比较有用。
　　 Last-Modified和Etags如何帮助提高性能?
　　聪明的开发者会把Last-Modified 和ETags请求的http报头一起使用，这样可利用客户端（例如浏览器）的缓存。因为服务器首先产生 Last-Modified/Etag标记，服务器可在稍后使用它来判断页面是否已经被修改。本质上，客户端通过将该记号传回服务器要求服务器验证其（客户端）缓存。

过程如下:
1,客户端请求一个页面（A）。

2,服务器返回页面A，并在给A加上一个Last-Modified/ETag。

3,客户端展现该页面，并将页面连同Last-Modified/ETag一起缓存。

4,客户再次请求页面A，并将上次请求时服务器返回的Last-Modified/ETag一起传递给服务器。

5,服务器检查该Last-Modified或ETag，并判断出该页面自上次客户端请求之后还未被修改，直接返回响应304和一个空的响应体。

 

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正确使用Etag和Expires标识处理，可以使得页面更加有效被Cache。
在客户端通过浏览器发出第一次请求某一个URL时，根据 HTTP 协议的规定，浏览器会向服务器传送报头(Http Request Header)，服务器端响应同时记录相关属性标记(Http Reponse Header)，服务器端的返回状态会是200，格式类似如下：
HTTP/1.1 200 OK
Date: Tue, 03 Mar 2009 04:58:40 GMT
Content-Type: image/jpeg
Content-Length: 83185
Last-Modified: Mon, 22 Nov 2010 16:29:24 GMT
Cache-Control: max-age=2592000

Expires: Thu, 02 Apr 2009 05:14:08 GMT
Etag: "xok.la-961AA72-4CEA99B4415628″客户端第二次请求此URL时，根据 HTTP 协议的规定，浏览器会向服务器传送报头(Http Request Header)，服务器端响应并记录相关记录属性标记文件没有发生改动,服务器端返回304，直接从缓存中读取：
HTTP/1.x 304 Not Modified
Date: Tue, 03 Mar 2009 05:03:56 GMT
Content-Type: image/jpeg
Content-Length: 83185
Last-Modified: Mon, 22 Nov 2010 16:29:24 GMT
Cache-Control: max-age=2592000
Expires: Thu, 02 Apr 2009 05:14:08 GMT
Etag: "xok.la-961AA72-4CEA99B4415628″其中Last-Modified、Expires和Etag是标记页面缓存标识

一、Last-Modified、Expires和Etag相关工作原理
1、Last-Modified
在浏览器第一次请求某一个URL时，服务器端的返回状态会是200，内容是你请求的资源，同时有一个Last-Modified的属性标记 (Http Reponse Header)此文件在服务期端最后被修改的时间，格式类似这样：
Last-Modified: Mon, 22 Nov 2010 16:29:24 GMT客户端第二次请求此URL时，根据 HTTP 协议的规定，浏览器会向服务器传送 If-Modified-Since 报头(Http Request Header)，询问该时间之后文件是否有被修改过：
If-Modified-Since: Mon, 22 Nov 2010 16:29:24 GMT如果服务器端的资源没有变化，则自动返回 HTTP 304 （NotChanged.）状态码，内容为空，这样就节省了传输数据量。当服务器端代码发生改变或者重启服务器时，则重新发出资源，返回和第一次请求时类 似。从而保证不向客户端重复发出资源，也保证当服务器有变化时，客户端能够得到最新的资源。
注：如果If-Modified-Since的时间比服务器当前时间(当前的请求时间request_time)还晚，会认为是个非法请求
2、Etag工作原理
HTTP 协议规格说明定义ETag为”被请求变量的实体标记” （参见14.19）。简单点即服务器响应时给请求URL标记，并在HTTP响应头中将其传送到客户端，类似服务器端返回的格式：
Etag: "xok.la-961AA72-4CEA99B4415628″客户端的查询更新格式是这样的：
If-None-Match: "xok.la-961AA72-4CEA99B4415628″如果ETag没改变，则返回状态304。
即:在客户端发出请求 后，Http Reponse Header中包含 Etag: “xok.la-961AA72-4CEA99B4415628″
标识，等于告诉Client端，你拿到的这个的资源有表示 ID：xok.la-961AA72-4CEA99B4415628。当下次需要发Request索要同一个 URI的时候，浏览器同时发出一个If-None-Match报头( Http RequestHeader)此时包头中信息包含上次访问得到的Etag: “xok.la-961AA72-4CEA99B4415628″标识。
If-None-Match: "xok.la-961AA72-4CEA99B4415628",这样，Client端等于Cache了两份，服务器端就会比对2者的etag。如果 If- None-Match为False，不返回200，返回304 (Not Modified) Response。
3、Expires
给出的 日期/时间后，被响应认为是过时。如Expires: Thu, 02 Apr 2009 05:14:08 GMT
需和Last-Modified结合使用。用于控制请求文件的有效时间，当请求数据在有效期内时客 户端浏览器从缓存请求数据而不是服务器端. 当缓存中数据失效或过期，才决定从服务器更新数据。
4、Last-Modified和Expires
Last- Modified标识能够节省一点带宽，但是还是逃不掉发一个HTTP请求出去，而且要和Expires一起用。而Expires标识却使得浏览器干脆连 HTTP请求都不用发，比如当用户F5或者点击Refresh按钮的时候就算对于有Expires的URI，一样也会发一个HTTP请求出去，所 以，Last-Modified还是要用的，而 且要和Expires一起用。
5、 Etag和Expires
如果服务器端同时设置了 Etag和Expires 时，Etag原理同样，即与Last-Modified/Etag对应的HttpRequest Header:If-Modified-Since和If-None-Match。我们可以看到这两个Header的值和WebServer发出的 Last-Modified,Etag值完全一样；在完全匹配If-Modified-Since和If-None-Match即检查完修改时间和 Etag之后，服务器才能返回304.
6、Last-Modified和Etag
Last-Modified 和ETags请求的http报头一起使用，服务器首先产生 Last-Modified/Etag标记，服务器可在稍后使用它来判断页面是否已经被修改，来决定文件是否继续缓存
过程如下:
1. 客户端请求一个页面（A）。
2. 服务器返回页面A，并在给A加上一个Last-Modified/ETag。
3. 客户端展现该页面，并将页面连同Last-Modified/ETag一起缓存。
4. 客户再次请求页面A，并将上次请求时服务器返回的Last-Modified/ETag一起传递给服务器。
5. 服务器检查该Last-Modified或ETag，并判断出该页面自上次客户端请求之后还未被修改，直接返回响应304和一个空的响应体。
注：
1、Last- Modified和Etag头都是由Web Server发出的Http Reponse Header，Web Server应该同时支持这两种头。
2、Web Server发送完Last-Modified/Etag头给客户端后，客户端会缓存这些头；
3、客户端再次发起相同页面的请求时，将分别发送与Last-Modified/Etag对应的Http RequestHeader:If-Modified-Since和If-None-Match。我们可以看到这两个Header的值和 WebServer发出的Last-Modified,Etag值完全一样；
4、 通过上述值到服务器端检查，判断文件是否继续缓存；

 二、对于非实时交互动态页面中Expires和Etag处理
对数据更新并不频繁、如tag分类归档等等，可以考虑对其cache。简单点就是在非实时交互的动 态程序中输出expires和etag标识，让其缓存。但需要注意关闭session，防止http response时http header包含session id标识；
3.1、Expires
如expires.php
<?php
 
header('Cache-Control: max-age=86400,must-revalidate');
 
header('Last-Modified: ' .gmdate('D, d M Y H:i:s') . ' GMT' );
 
header("Expires: " .gmdate ('D, d M Y H:i:s', time() + '86400′ ). ' GMT');
 
?>以上信息表示该文件自请求后24小时后过期。
其他需要处理的动态页面直接调用即可。
3.2、Etag
根据Http返回状态来处理。当返回304直接从缓 存中读取
如etag.php
>
cache();
echo date("Y-m-d H:i:s");
function cache()
{
$etag = " ";
if ($_SERVER['HTTP_IF_NONE_MATCH'] == $etag)
{
header('Etag:'.$etag,true,304);
exit;
}
else header('Etag:'.$etag);
}
?>

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