缓存是什么？

二级缓存
二级缓存又叫L2 CACHE，它是处理器内部的一些缓冲存储器，其作用跟内存一样。 它是怎么出现的呢？ 要上溯到上个世纪80年代，由于处理器的运行速度越来越快，慢慢地，处理器需要从内存中读取数据的速度需求就越来越高了。然而内存的速度提升速度却很缓慢，而能高速读写数据的内存价格又非常高昂，不能大量采用。从性能价格比的角度出发，英特尔等处理器设计生产公司想到一个办法，就是用少量的高速内存和大量的低速内存结合使用，共同为处理器提供数据。这样就兼顾了性能和使用成本的最优。而那些高速的内存因为是处于CPU和内存之间的位置，又是临时存放数据的地方，所以就叫做缓冲存储器了，简称“缓存”。它的作用就像仓库中临时堆放货物的地方一样，货物从运输车辆上放下时临时堆放在缓存区中，然后再搬到内部存储区中长时间存放。货物在这段区域中存放的时间很短，就是一个临时货场。 最初缓存只有一级，后来处理器速度又提升了，一级缓存不够用了，于是就添加了二级缓存。二级缓存是比一级缓存速度更慢，容量更大的内存，主要就是做一级缓存和内存之间数据临时交换的地方用。现在，为了适应速度更快的处理器P4EE，已经出现了三级缓存了，它的容量更大，速度相对二级缓存也要慢一些，但是比内存可快多了。 缓存的出现使得CPU处理器的运行效率得到了大幅度的提升，这个区域中存放的都是CPU频繁要使用的数据，所以缓存越大处理器效率就越高，同时由于缓存的物理结构比内存复杂很多，所以其成本也很高。
大量使用二级缓存带来的结果是处理器运行效率的提升和成本价格的大幅度不等比提升。举个例子，服务器上用的至强处理器和普通的P4处理器其内核基本上是一样的，就是二级缓存不同。至强的二级缓存是2MB～16MB，P4的二级缓存是512KB，于是最便宜的至强也比最贵的P4贵，原因就在二级缓存不同。
即L2 Cache。由于L1级高速缓存容量的限制，为了再次提高CPU的运算速度，在CPU外部放置一高速存储器，即二级缓存。工作主频比较灵活，可与CPU同频，也可不同。CPU在读取数据时，先在L1中寻找，再从L2寻找，然后是内存，在后是外存储器。所以L2对系统的影响也不容忽视。
CPU缓存（Cache Memory）位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小但交换速度快。在缓存中的数据是内存中的一小部分，但这一小部分是短时间内CPU即将访问的，当CPU调用大量数据时，就可避开内存直接从缓存中调用，从而加快读取速度。由此可见，在CPU中加入缓存是一种高效的解决方案，这样整个内存储器（缓存+内存）就变成了既有缓存的高速度，又有内存的大容量的存储系统了。缓存对CPU的性能影响很大，主要是因为CPU的数据交换顺序和CPU与缓存间的带宽引起的。
缓存的工作原理是当CPU要读取一个数据时，首先从缓存中查找，如果找到就立即读取并送给CPU处理；如果没有找到，就用相对慢的速度从内存中读取并送给CPU处理，同时把这个数据所在的数据块调入缓存中，可以使得以后对整块数据的读取都从缓存中进行，不必再调用内存。
正是这样的读取机制使CPU读取缓存的命中率非常高（大多数CPU可达90%左右），也就是说CPU下一次要读取的数据90%都在缓存中，只有大约10%需要从内存读取。这大大节省了CPU直接读取内存的时间，也使CPU读取数据时基本无需等待。总的来说，CPU读取数据的顺序是先缓存后内存。
最早先的CPU缓存是个整体的，而且容量很低，英特尔公司从Pentium时代开始把缓存进行了分类。当时集成在CPU内核中的缓存已不足以满足CPU的需求，而制造工艺上的限制又不能大幅度提高缓存的容量。因此出现了集成在与CPU同一块电路板上或主板上的缓存，此时就把 CPU内核集成的缓存称为一级缓存，而外部的称为二级缓存。一级缓存中还分数据缓存（Data Cache，D-Cache）和指令缓存（Instruction Cache，I-Cache）。二者分别用来存放数据和执行这些数据的指令，而且两者可以同时被CPU访问，减少了争用Cache所造成的冲突，提高了处理器效能。英特尔公司在推出Pentium 4处理器时，用新增的一种一级追踪缓存替代指令缓存，容量为12KμOps，表示能存储12K条微指令。
随着CPU制造工艺的发展，二级缓存也能轻易的集成在CPU内核中，容量也在逐年提升。现在再用集成在CPU内部与否来定义一、二级缓存，已不确切。而且随着二级缓存被集成入CPU内核中，以往二级缓存与CPU大差距分频的情况也被改变，此时其以相同于主频的速度工作，可以为CPU提供更高的传输速度。
二级缓存是CPU性能表现的关键之一，在CPU核心不变化的情况下，增加二级缓存容量能使性能大幅度提高。而同一核心的CPU高低端之分往往也是在二级缓存上有差异，由此可见二级缓存对于CPU的重要性。
CPU在缓存中找到有用的数据被称为命中，当缓存中没有CPU所需的数据时（这时称为未命中），CPU才访问内存。从理论上讲，在一颗拥有二级缓存的CPU中，读取一级缓存的命中率为80%。也就是说CPU一级缓存中找到的有用数据占数据总量的80%，剩下的20%从二级缓存中读取。由于不能准确预测将要执行的数据，读取二级缓存的命中率也在80%左右（从二级缓存读到有用的数据占总数据的16%）。那么还有的数据就不得不从内存调用，但这已经是一个相当小的比例了。目前的较高端的CPU中，还会带有三级缓存，它是为读取二级缓存后未命中的数据设计的—种缓存，在拥有三级缓存的CPU中，只有约5%的数据需要从内存中调用，这进一步提高了CPU的效率。
为了保证CPU访问时有较高的命中率，缓存中的内容应该按一定的算法替换。一种较常用的算法是“最近最少使用算法”（LRU算法），它是将最近一段时间内最少被访问过的行淘汰出局。因此需要为每行设置一个计数器，LRU算法是把命中行的计数器清零，其他各行计数器加1。当需要替换时淘汰行计数器计数值最大的数据行出局。这是一种高效、科学的算法，其计数器清零过程可以把一些频繁调用后再不需要的数据淘汰出缓存，提高缓存的利用率。
CPU产品中，一级缓存的容量基本在4KB到64KB之间，二级缓存的容量则分为128KB、256KB、512KB、1MB、2MB等。一级缓存容量各产品之间相差不大，而二级缓存容量则是提高CPU性能的关键。二级缓存容量的提升是由CPU制造工艺所决定的，容量增大必然导致CPU内部晶体管数的增加，要在有限的CPU面积上集成更大的缓存，对制造工艺的要求也就越高

为了能够给用户一个良好的上网体验，大部分的网页和浏览器都配置了预加载以及缓存功能。今天北京电脑培训就通过案例分析来了解一下，关于web缓存的基本定义与类型介绍。

Web缓存是什么为什么要使用缓存

Web缓存处于服务器(也称为源服务器)和客户端之间，监视请求并保存响应的副本，比如HTML页面，和文件等(统称为表述)。如果之后有对同一个URL的新请求，它会使用自己保存的内容来响应，而不是再次请求源服务器来获取内容。

使用Web缓存主要有下面两个原因：

减少延迟——因为响应请求的内容来自缓存(距客户端较近)而不是源服务器，它会花较少的时间来获得表述并将他们呈现出来。这使得Web看起来具有良好的响应速度。

减少网络传输——由于复用了表述，它可以减少客户端使用的带宽总量。如果客户需要为流量付费，这就意味着省钱。缓存会降低对带宽的要求，也降低处理难度。

Web缓存的种类

浏览器缓存

你在查看现代Web浏览器(比如IE、Safari或Mazilla)选项的时候，可能会看到“缓存”设置。这个选项让你配置一部分硬盘空间来保存你看过的表述。浏览器缓存的规则相当简单。它通常会在一次会话(即当前浏览器中一次调用)中检查表述是否新。

这个缓存在用户使用“回退”按钮或者点击一个浏览过的链接时会特别有用。而且，如果你在网站的各个页面中浏览相同的，他们几乎能马上从缓存中加载出来。

代理缓存

Web代理缓存的工作原理相同，但规模更大。代理以同样的方式为成百上千的用户服务;大公司和ISP常常把代码缓存建立在防火墙之上，也可能是以独立设备的形式存在(也称为中间设备)。

代理缓存即不是客户端的一部分，也不是服务器的一部分，而是在网络之外，必须以某种方式把请求路由过去。其中一种方式是手工修改浏览器代理设备，指定要使用的代码;另一种方式是拦截。拦截式代理会根据其自身的基础网络重定向Web请求，不需要在客户端配置，客户端甚至不知道它们的存在。

代理缓存是一种共享缓存，通常不只是一个用户，而是大量用户在使用代理缓存。正因为如此，他们特别擅长降低延迟和网络传输量。这是因为众人都需要的表述会被多次重复使用。

网关缓存

网关缓存又名“反向代理缓存”或“替代缓存”。网关缓存也是一种中介，它他们不是由网络管理员部署以节约带宽，而是由网站管理员自己部署，使其站点更具伸缩性、可靠性以及拥有更好的性能。

很多方法都可以把请求路由到网关缓存，但常见的方法是使用负载均衡器让他们对于客户来说，看起来就跟源服务器一样。

内容分发网络(CDN)在整个Internet(或它的一部分)中分发网关缓存，并将其出售给对此感兴趣的网站。

Web缓存对我有坏处么我为什么要帮助它们

Web缓存是互联网中误解深的技术之一。因为代理缓存可以隐藏使用网站的用户，所以网站管理员特别害怕失去对他们的站点的控制，这会使得他们很难去知道是谁在使用他们的站点。

然而不幸的是，即使没有Web缓存，网络上也有非常多的因素可以保证管理员精确的知道一个用户如何使用他们的站点。如果这是你非常关注的问题的话，这篇手册将会指导你如何在站点没有不友好的缓存机制的情况下获取你需要的统计信息。

CDN：
CDN的全称是Content Delivery Network，即内容分发网络。基本原理是采用各种缓存服务器，将这些缓存服务器分布到用户访问相对集中的地区或网络中，在用户访问网站时，利用全局负载技术将用户的访问指向距离最近的工作正常的缓存服务器上，由缓存服务器直接响应用户请求。
专业名词太多了是吧！举个例子：
早期马云爸爸和强东哥哥还没创立电商帝国的时候，当时人们购买电器时只能去到实体店去购买，比如GM、SN（避免广告嫌疑），但是早期的实体店只会在一些大城市有，那么像一些偏远的乡镇的用户想要买电器就很费劲了，所以在早几年，推出了“家电下乡”活动，类似于开了很多分店，每个乡镇都有对应的分店了，目的是为了让偏远地区的用户也能够方便的购买到自己心仪的电器，省去他们一大早去市里排队的时间，而CDN的中的几个角色，在这个例子中就完全得以体现：
市中心的实体店就是真实的网站服务器。
“家电下乡”中的这些分店就是传说中的CDN服务器。
而偏远地区的用户则是咱们正常的互联网用户。
正常来说，用户在正常访问网站服务器的时候，可能由于地点比较远，延迟过大，缓存数据比较慢，比如打开某个网站的时候浏览器一直转圈，用户很烦躁，体验很差，所以这个时候为了让原理服务器端的客户也可以享受极速上网的乐趣，网站服务器会先把网站的数据缓存给一个离用户比较近的服务器上，然后用户在访问该网站时，会直接跳转到CDN服务器，由CDN服务器来提供真正的数据访问，从而提高了用户的体验。这种方式也就是我们经常说到的CDN加速。

适合缓存的内容

1 不变的图像，如logo，图标等

2 js、css静态文件

3 可下载的内容，媒体文件

适合协商缓存

1 HTML文件

2 经常替换的

3 经常修改的js、css文件，js、css文件的加载可以加入文件的签名来拒绝缓存，如‘indexcss签名’，‘index签名js’

不建议缓存的内容

1 用户隐私等敏感数据

2 经常改变的API数据接口

NGINX配置缓存策略

本地缓存配置

1 add_header指令：添加状态码为2XX和3XX的响应头信息，设置代码add_header name value [always];，可以设置Pragma、Expires、Cache-Control，可以继承

2 expires指令：通知浏览器过期时长，设置代码expires time;

3 Etag指令：指定签名，设置代码etag on|off，默认on

前端代码和资源压缩

优势

1 让资源文件更小，加快文件在网络中的传输，让网页更快的展现，降低带宽和流量的开销

压缩方式

1 js、css、、html代码的压缩

2 gzip压缩

gzip配置

gzip on|off; #是否开启gzipgzip_buffers 32 4K|16 8K; #缓冲（在内存中缓存几块？每块多大）gzip_comp_level [1-9] #推荐6，压缩级别（级别越高，压得越小，越浪费CPU计算资源）

gzip_disable #正则匹配UA，什么样的Uri不进行gzip

gzip_min_length 200 #开始压缩的最小长度

gzip_>（一）
CDN是英文Content Delivery Network的简称，即内容分发网络的含义。CDN许可证指的是颁发给从事内容分发网络业务企业的经营许可，是企业开展增值电信业务B12的从业牌照，业务编号B12是内容分发网络业务许可证的简称，俗称CDN经营许可证，CDN资质。
（二）
CDN内容分发网络业务是指利用分布在不同区域的节点服务器群组成流量分配管理网络平台，为用户提供内容的分散存储和高速缓存，并根据网络动态流量和负载状况，将内容分发到快速、稳定的缓存服务器上，提高用户内容的访问响应速度和服务的可用性服务。简称CDN许可证、CDN资质、CDN牌照，属于第一类增值电信业务中的内容分发网络业务。
一般为视频网站、门户网站、个人网站、购物网站、企事业单位网站或数据提供网络加速服务的，均需要办理CDN许可证。
（三）
CDN，即内容分发网络，通俗讲其主要功能就是让在各个不同地点的网络用户，都能够快速访问到网站提供的内容，不会经常出现等待或是卡顿的状况。
CDN，简单来讲就是一项非常有效的缩短时延的技术，CDN这个技术其实说起来并不复杂，最初的核心理念，就是将内容缓存在终端用户附近。内容源不是远么？那么，我们就在靠近用户的地方，建一个缓存服务器，把远端的内容，复制一份，放在这里，不就OK了？
因为这项技术是把内容进行了分发，所以，它的名字就叫做CDN——Content Delivery Network，内容分发网络。

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