인프런 HTTP 강의 정리 #8

1 . 캐시 기본 동작

1) 캐시가 없을 때

브라우저에서 GET /star.jpg 첫번째 요청을 보내면, 서버는 HTTP 헤더(0.1M) + HTTP 바디=star.jpg 이미지(1.0M)를 담아 응답을 보낸다. 그 후 브라우저에 서버로부터 응답받은 이미지가 표시된다.

 

브라우저에서 GET /star.jpg 두번째 요청을 보내면, 서버는 HTTP 헤더(0.1M) + HTTP 바디=star.jpg 이미지(1.0M)를 담아 응답을 보낸다.

 

이와 같은 과정을 반복하면서 캐시가 없으면 데이터가 변경되지 않아도 계속 네트워크를 통해 데이터를 다운로드 받아야 한다. 그렇지만 이 경우 인터넷 네트워크가 매우 느리고 비싸다는 단점이 있다.

 

2) 캐시 적용

브라우저에서 GET /star.jpg 첫번째 요청을 보내면, 서버는 HTTP 헤더(0.1M) + HTTP 바디=star.jpg 이미지(1.0M)를 담아 응답을 보낸다. 중요한 점은 HTTP 헤더에 cache-control로 캐시 유효 시간을 설정해서 응답한다는 것이다. 여기서는 최대 캐시 유효 시간을 60초로 설정하였다.

그 다음 브라우저 캐시(브라우저에 캐시를 저장하는 저장소)에 60초 동안 유효상태로 응답 결과를 저장한다.

 

브라우저에서 GET /star.jpg 두번째 요청을 하기 전 먼저 브라우저 캐시에 요청을 보내고 캐시 유효 시간을 검증한다. 캐시 유효시간(60초)가 유효하다면 캐시에서 직접 조회하여 브라우저에 이미지를 표시한다.

 

캐시를 적용하면 캐시 가능 시간동안 네트워크를 사용하지 않아도 되기 때문에 비싼 네트워크 사용량을 줄일 수 있고, 로딩 속도가 매우 빠르다.

 

이때 캐시 시간이 초과되는 경우에는  브라우저에서 GET /star.jpg 세번째 요청을 서버에 보낸다. 그리고 서버는 첫번째 요청이 들어왔을 때와 동일하게 최대 캐시 유효시간을 설정하여 응답을 보낸다.

그렇지만 클라이언트(캐시)와 서버가 갖고 있는 데이터가 같은데 다시 데이터를 다운받는 것은 낭비를 발생시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다음과 같은 방법을 적용할 수 있다.

 

2 . 검증 헤더와 조건부 요청 1

- 캐시 시간 초과 후 서버에 재요청할 경우

• 서버에서 기존 데이터를 변경하는 경우 : 서버에서 변경된 데이터를 받음
• 서버에서 기존 데이터를 변경하지 않는 경우 : 저장해두었던 캐시 재사용. 단, 데이터가 같다는 것을 확인할 방법 필요

클라이언트의 데이터와 서버의 데이터가 같다는 사실을 확인하는 과정을 살펴보자. 

먼저 첫번째 요청 단계에서, 서버는 Last-Modified(데이터가 마지막에 수정된 시간)을 설정해서 클라이언트에 데이터를 전송한다.

 

그 다음 클라이언트는 유효 시간과 데이터 최종 수정일을 포함한 응답 결과를 캐시에 저장한다. 

 

다음으로 캐시 시간이 만료된 후 두 번째 요청을 보내는 경우를 살펴보자.

클라이언트는 헤더에 if-modified-since:데이터 최종 수정일을 붙여 서버에 요청을 보낸다.

 

서버는 요청 받은 헤더의 if-modified-since 값과 데이터 최종 수정일을 비교하여 데이터가 바뀌었는지 검증한다.

 

만약 캐시의 데이터 최종 수정일과 서버의 데이터 최종 수정일이 같다면(데이터의 변경이 발생하지 않았다면),  서버는 데이터가 변경되지 않았다는 의미로 HTTP Body 없이, HTTP 헤더에 304 Not Modified를 전송한다. 이때 HTTP 헤더 부분만 전송하기 때문에 부하가 발생하지 않고, 전송하는 데이터 크기도 현저히 줄어든다.

 

클라이언트는 서버로부터 304 Not Modified를 응답받았으므로 캐시 데이터(응답 결과)를 재사용하고 헤더 데이터를 갱신한다.

 

- 정리

• 캐시가 만료되도 서버의 데이터가 변경되지 않았으면, 서버는 304 Not Modified + 헤더 메타 정보만 응답(HTTP bodyX)
• 클라이언트는 서버가 보낸 응답 헤더 정보로 캐시의 메타 정보를 갱신(캐시 유효 기간도 갱신)하고, 데이터를 재사용한다
• 네트워크 다운로드가 발생하지만, 용량이 적은 헤더 정보만 다운로드하기 때문에 매우 실용적이다

 

3 . 검 증 헤더와 조건부 요청 2

 

- 검증 헤더

• 캐시 데이터와 서버 데이터가 같은지 검증하는 데이터
• Last-Modified, ETag
• If-Modified-Since: Last-Modified 사용
• If-None-Match: ETag 사용

1. If-Modified-Since

1)  데이터 미변경

 캐시 : 2020년 11월 10일 10:00:00 vs 서버 : 2020년 11월 10일 10:00:00

    -> 304 Not Modified, 헤더 데이터만 전송(Body 미포함)

    -> 전송 용량은 헤더의 0.1M 뿐

 

2) 데이터 변경

 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 사용함
•  데이터를 수정해서 날짜가 다르지만, 같은 데이터를 수정해서 데이터 결과가 똑같은 경우 (A ->B -> A)

2. ETag, If-None-Match

• ETag (Entity Eag)
•  캐시용 데이터에 임의의 고유한 버전 이름을 달아둔다 ex) ETag: "v1.0", ETag: "a2loop"
• 데이터가 변경되면 이름을 바꾸어서 변경 (Hash를 다시 생성) ex) ETag: "aaaaa" -> ETag: "bbbbb"
• 진짜 단순하게 ETag만 비교해서 유지, 다시받기 구분

첫 번째 요청을 하면 서버는 ETag 값을 응답값으로 저장하고, 응답 결과를 캐시에 저장한다.

 

캐시 시간이 초과된 후, 두 번째 요청에서 If-None-Match: "aaaaaaaa"를 보낸다. 값을 비교하여 데이터가 수정되지 않았으면 서버에서 304 Not Modified와 함께 HTTP 헤더 값만 전송한다.

 

4 . 캐시와 조건부 요청 헤더

- 캐시 제어 헤더

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

1) Cache-Control

• Cache-Control: max-age  -> 캐시 유효, 초 단위
• Cache-Control: no-cache  -> 데이터는 캐시 가능하지만, 항상 원(origin) 서버에 검증하고 사용
• Cache-Control: no-store  ->  데이터에 민감한 정보가 있으므로 저장하면 안됨 (메모리에서 사용하고 최대한 빨리 삭제하라는 의미)

2) Pragma

• Pragma: no-cache
• 지금은 사용x

3) Expires

• 캐시 만료일을 정확한 날짜로 지정   ex) expries: Mon, 01 Jan 1990 00:00:00 GMT
• 지금은 더 유연한 Cache-Control: max-age 권장

 

5 . 프록시 캐시

한국에서 해외 서버를 접속한다고 가정해보자. 이 경우 응답 시간이 오래 걸린다는 문제가 발생한다.

 

이 경우 한국에서 실제 서버가 있는 미국으로 요청을 보내지 않고, 한국 어딘가에 있는 프록시 캐시 서버로 요청을 보낸다. 

 

- 캐시 지시어 (기타)

• Cache-Control: public  -> 응답이 public 캐시에 저장되어도 됨
• Cache-Control: private  ->  응답이 해당 사용자만을 위한 것. private 캐시에 저장 (기본값)
• Cache-Control: s-maxage  -> 프록시 캐시에만 적용되는 max-age
• Age: 60 (HTTP 헤더)  -> 원 서버에서 응답 후 프록시 캐시 내에 머문 시간(초)

 

6 . 캐시 무효화

• Cache-Control: no-cache  -> 데이터는 캐시 가능하지만, 항상 원(origin) 서버에 검증하고 사용
• Cache-Control: no-store  ->  데이터에 민감한 정보가 있으므로 저장하면 안됨 (메모리에서 사용하고 최대한 빨리 삭제하라는 의미)
• Cache-Control: must-revalidate  -> 캐시 만료 후 최초 조회시 원 서버에 검증해야 함. 접근 실패시 반드시 오류 발생

1) Cache-Control: no-cache

데이터는 캐시해도 되지만, 항상 원(origin) 서버에 검증하고 사용하기 때문에 프록시 캐시는 원 서버에 요청을 한다.

•  

이때 네트워크 오류 등의 문제로 원 서버로 접근할 수 없는 경우, 프록시 캐시에 저장된 데이터를 보여준다.

 

2) Cache-Control: must-revalidate

캐시 만료 후 최초 조회시 원 서버에서 검증해야하므로 프록시 캐시는 원 서버에 요청을 한다. 이때 Cache-Control: no-cache와 달리 504 Gateway Timeout를 응답하며 원 서버 접근 실패시 반드시 오류가 발생해야 한다.