Varnish实现Web缓存

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一、varnish简介

Varnish 的作者Poul-Henning Kamp是FreeBSD的内核开发者之一，他认为现在的计算机比起1975年已经复杂许多。在1975年时，储存媒介只有两种：内存与硬盘。但现在计算 机系统的内存除了主存外，还包括了CPU内的L1、L2，甚至有L3快取。硬盘上也有自己的快取装置，因此Squid Cache自行处理物件替换的架构不可能得知这些情况而做到最佳化，但操作系统可以得知这些情况，所以这部份的工作应该交给操作系统处理，这就是 Varnish cache设计架构。

varnish项目是2006年发布的第一个版本0.9.距今已经八年多了，此文档之前也提过varnish还不稳 定，那是2007年时候编写的，经过varnish开发团队和网友们的辛苦耕耘，现在的varnish已经很健壮。很多门户网站已经部署了 varnish，并且反应都很好，甚至反应比squid还稳定，且效率更高，资源占用更少。相信在反向代理，web加速方面，varnish已经有足够能力代替squid。

二、Varnish的工作原理

varnish主要运行两个进程：Management进程和Child进程(也叫Cache进程)。

Management进程主要实现应用新的配置、编译VCL、监控varnish、初始化varnish以及提供一个命令行接口等。Management进程会每隔几秒钟探测一下Child进程以判断其是否正常运行，如果在指定的时长内未得到Child进程的回应，Management将会重启此Child进程。

Child进程包含多种类型的线程，常见的如：

Acceptor线程：接收新的连接请求并响应；

Worker线程：child进程会为每个会话启动一个worker线程，因此，在高并发的场景中可能会出现数百个worker线程甚至更多；

Expiry线程：从缓存中清理过期内容；

Varnish依赖“工作区(workspace)”以降低线程在申请或修改内存时出现竞争的可能性。在varnish内部有多种不同的工作区，其中最关键的当属用于管理会话数据的session工作区。

Varnish处理过程

vcl_recv-->lookup-->vcl_hash-->vcl_hit-->vcl_deliver

vcl_recv-->lookup-->vcl_hash-->vcl_miss-->vcl_fetch-->cache-->vcl_deliver

vcl_recv-->pipe-->vcl_pipe

vcl_recv-->pass-->vcl_pass-->vcl_fetch-->nocache-->vcl_deliver

Receive 状态：也就是请求处理的入口状态，根据VCL规则判断该请求应该是Pass或Pipe，或者进入Lookup（本地查询）

Lookup 状态：进入此状态后，会在hash表中查找数据，若找到，则进入Hit状态，否则进入miss状态

Pass 状态：在此状态下，会进入后端请求，即进入fetch状态

Fetch 状态：在Fetch状态下，对请求进行后端的获取，发送请求，获得数据，并进行本地的存储

Deliver 状态：将获取到的数据发送给客户端，然后完成本次请求

三、Varnish特点

    1、是基于内存缓存，重启后数据将消失

    2、利用虚拟内存方式，I/O性能好

    3、支持设置0~60秒内的精确缓存时间

    4、VCL配置管理比较灵活

    5、32位机器上缓存文件大小为最大2G

    6、具有强大的管理功能，例如top，stat，admin，list等

    7、状态机设计巧妙，结构清晰

    8、利用二叉堆管理缓存文件，达到积极删除目的

四、安装配置varnish

1、环境

  OS：CentOS 6.5

  Varnish：3.0.7

  Varnish IP：192.168.31.178

  Web:192.168.31.105

2、安装varnish

   [iyunv@varnish-1 ~]# wget https://repo.varnish-cache.org/redhat/varnish-3.0.el6.rpm

   [iyunv@varnish-1 ~]# yum install varnish  -y

   [iyunv@varnish-1 ~]# sed -i 's@VARNISH_LISTEN_PORT=.*@VARNISH_LISTEN_PORT=80@' /etc/sysconfig/varnish

   [iyunv@varnish-1 ~]# sed -i 's@VARNISH_STORAGE=.*@VARNISH_STORAGE="malloc,128M"@' /etc/sysconfig/varnish

   3、varnish的配置文件内容如下(/etc/varnish/default.vcl)

backend default {

  .host = "192.168.31.105";

  .port = "80";

}

sub vcl_recv {

     if (req.restarts == 0) {

if (req.http.x-forwarded-for) {

     set req.http.X-Forwarded-For =

req.http.X-Forwarded-For + ", " + client.ip;

} else {

     set req.http.X-Forwarded-For = client.ip;

}

     }

     if (req.request != "GET" &&

       req.request != "HEAD" &&

       req.request != "PUT" &&

       req.request != "POST" &&

       req.request != "TRACE" &&

       req.request != "OPTIONS" &&

       req.request != "DELETE") {

         return (pipe);

     }

     if (req.request != "GET" && req.request != "HEAD") {

         return (pass);

     }

     if (req.http.Authorization || req.http.Cookie) {

         return (pass);

     }

     return (lookup);

}

sub vcl_pipe {

     return (pipe);

}

sub vcl_pass {

     return (pass);

}

sub vcl_hash {

     hash_data(req.url);

     if (req.http.host) {

         hash_data(req.http.host);

     } else {

         hash_data(server.ip);

     }

     return (hash);

}

sub vcl_hit {

     return (deliver);

}

sub vcl_miss {

     return (fetch);

}

sub vcl_fetch {

     if (beresp.ttl <= 0s ||

         beresp.http.Set-Cookie ||

         beresp.http.Vary == "*") {

set beresp.ttl = 120 s;

return (hit_for_pass);

     }

     return (deliver);

}

sub vcl_deliver {

  if (obj.hits > 0){

   set resp.http.X-Cache = "HIT from " + server.ip;

  } else {

     set resp.http.X-Cache = "MISS from " + server.ip;

  }

  return (deliver);

}                     #红色部分为设置缓存是否命中的标识

sub vcl_init {

return (ok);

}

sub vcl_fini {

return (ok);

}

五、配置后端Web服务器

[iyunv@web-1 ~]# yum install httpd -y

[iyunv@web-1 ~]# echo 192.168.31.105 > /var/www/html/index.html

[iyunv@web-1 ~]# service httpd start

六、测试varnish

[iyunv@varnish-1 ~]# curl -I http://192.168.31.178/index.html

HTTP/1.1 200 OK

Server: Apache/2.2.15 (CentOS)

Last-Modified: Sat, 05 Sep 2015 12:49:01 GMT

ETag: "c0b6d-f-51eff70ceede6"

Content-Type: text/html; charset=UTF-8

Content-Length: 15

Accept-Ranges: bytes

Date: Sat, 05 Sep 2015 20:50:35 GMT

X-Varnish: 1577077233

Age: 0

Via: 1.1 varnish

Connection: keep-alive

X-Cache: MISS from 192.168.31.178       #第一次未命中

[iyunv@varnish-1 ~]# curl -I http://192.168.31.178/index.html

HTTP/1.1 200 OK

Server: Apache/2.2.15 (CentOS)

Last-Modified: Sat, 05 Sep 2015 12:49:01 GMT

ETag: "c0b6d-f-51eff70ceede6"

Content-Type: text/html; charset=UTF-8

Content-Length: 15

Accept-Ranges: bytes

Date: Sat, 05 Sep 2015 20:51:35 GMT

X-Varnish: 1577077234 1577077233

Age: 60

Via: 1.1 varnish

Connection: keep-alive

X-Cache: HIT from 192.168.31.178          #第二次以及第三次都命中了