'김영한'님의 모든 개발자를 위한 HTTP 웹 기본 지식을 듣고 정리한 내용입니다.

✔️ 캐시 기본 동작

캐시 미적용

• 데이터가 변경되지 않아도 계속 네트워크를 통해서 데이터를 다운로드 받아야 한다.
• 인터넷 네트워크는 매우 느리고 비싸다.
• 브라우저 로딩 속도가 느리다.
• 느린 사용자 경험

캐시 적용

서버에서 내려주는 응답

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: image/jpeg
cache-control: max-age=60 // 캐시가 유용한 시간(60초)
Content-Length: 34012

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slkjdfl;qkawj9;o4ruawsldkal;skdjfa;ow9ejkl3123123

• 캐시 덕분에 캐시 가능 시간동안 네트워크를 사용하지 않아도 된다.
• 비싼 네트워크 사용량을 줄일 수 있다.
• 브라우저 로딩 속도가 매우 빠르다.
• 빠른 사용자 경험

캐시 시간 초과

• 캐시 유효 시간이 초과하면, 서버를 통해 데이터를 다시 조회하고, 캐시를 갱신한다.
• 이때 다시 네트워크 다운로드가 발생한다.

❗이때, 캐시에 저장되었던 똑같은 image를 다운 받는다는 게 아깝다는 생각이 들 수 있다

✔️ 검증 헤더와 조건부 요청1

캐시 시간 초과

캐시 유효 시간이 초과해서 서버에 다시 요청하면 다음 두 가지 상황이 나타난다.


1. 서버에서 기존 데이터를 변경함
2. 서버에서 기존 데이터를 변경하지 않음
-> 이때 나온게 '검증 헤더'와 '조건부 요청'이다

캐시 만료 후에도 서버에서 데이터를 변경하지 않았다면, 데이터를 재전송하는 대신에 저장해 두었던 캐시를 재사용 할 수 있다.
단, 클라이언트의 데이터와 서버의 데이터가 같다는 사실을 확일할 수 있는 방법이 필요하다

1. 클라이언트 요청

GET /star.jpg

2. 서버에서 내려주는 응답

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: image/jpeg
cache-control: max-age=60 
Last-Modified: 2020년 11월 10일 10:00:00 // 데이터가 마지막에 수정된 시간 
Content-Length: 34012

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3. 캐시 시간 초과 후 클라이언트 요청

GET /star.jpg 
if-modified-since: 2020년 11월 10일 10:00:00

이때, 데이터 최종 수정일이 같다면 헤더에서 HTTP Body없이 '304 Not Modified + 헤더 메타 정보'만 응답한다

4. 서버에서 내려주는 응답(HTTP Body가 없음)

HTTP/1.1 304 Not Modified 
Content-Type: image/jpeg
cache-control: max-age=60 
Last-Modified: 2020년 11월 10일 10:00:00 
Content-Length: 34012

5. 응답 결과를 재사용해서 헤더 데이터를 갱신한다
   (캐시는 다시 60초 동안 유효하게 됨)

1. 캐시 유효 시간이 초과해도, 서버의 데이터가 갱신되지 않으면
2. 304 Not Modified + 헤더 메타 정보만 응답(바디X)
3. 클라이언트는 서버가 보낸 응답 헤더 정보로 캐시의 메타 정보를 갱신
4. 클라이언트는 캐시에 저장되어 있는 데이터 재활용
5. 결과적으로 네트워크 다운로드가 발생하지만 용량이 적은 헤더 정보만 다운로드

• 매우 실용적인 해결책

✔️ 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

👉 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
  예) 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: "a2jiodwjekjl3")
  : 데이터가 변경되면 이 이름을 바꾸어서 변경함(Hash를 다시 생성)
  (ex. ETag: "aaaaa" -> ETag: "bbbbb")

진짜 단순하게 ETag만 보내서 같으면 유지, 다르면 다시 받기!

1. 클라이언트 요청

GET /star.jpg

2. 서버에서 내려주는 응답

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: image/jpeg
cache-control: max-age=60
ETag: "aaaaaaaaaa" // ETag
Last-Modified: 2020년 11월 10일 10:00:00
Content-Length: 34012

lkj123kljoiasudlkjaweioluywlnfdo912u34ljko98udjklasl
kjdfl;qkawj9;o4ruawsldkal;skdjfa;ow9ejkl3123123

3. 캐시 시간 초과 후 클라이언트 요청

GET /star.jpg 
If-None-Match: "aaaaaaaaaa" // 캐시가 가지고 있는 ETag

4. 서버에서 내려주는 응답(HTTP body 없음)

HTTP/1.1 304 Not Modified 
Content-Type: image/jpeg
cache-control: max-age=60 
ETag: "aaaaaaaaaa" 
Content-Length: 34012

5. 응답 결과를 재사용해서 헤더 데이터를 갱신한다
   (캐시는 다시 60초 동안 유효하게 됨)

🔎 ETag, If-None-Match

• 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
  
  

✔️ 캐시와 조건부 요청 헤더

캐시 제어 헤더

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

👉 Cache-Control
캐시 지시어(directives)

• Cache-Control: max-age
  캐시 유효 시간, 초 단위
• Cache-Control: no-cache
  데이터는 캐시해도 되지만, 항상 원(origin) 서버에 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

👉 Expires
캐시 만료일 지정(하위 호환)

expires: Mon, 01 Jan 1990 00:00:00 GMT

• 캐시 만료일을 정확한 날짜로 지정
• HTTP 1.0 부터 사용
• 지금은 더 유연한 Cache-Control: max-age 권장
• Cache-Control: 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-Unmodified-Since: Last-Modified 값 사용

✔️ 프록시 캐시

(ex. youtube)

👉 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)

✔️ 캐시 무효화

❓ 캐시를 적용 안하면 안되는게 아닌가요?

GET 요청인 경우 브라우저에서 임의로 캐시를 생성한다.

절대 캐시에 저장하면 안되는 정보가 있다
ex. 현재 사용자의 통장 잔고

꼭 전부 넣어주어야 한다!

• Cache-Control: no-cache, no-store, must-revalidate
• Pragma: no-cache

• 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 만료후 최초 조회시 원 서버에 검증해야함
  : 원 서버 접근 실패시 반드시 오류가 발생해야함 - 504(Gateway Timeout)
  : must-revalidate는 캐시 유효 시간이라면 캐시를 사용함
• Pragma: no-cache
  : HTTP 1.0 하위 호환