[HTTP] 헤더 - 캐시와 조건부 요청

캐시 기본 동작

 

캐시가 없을 때

 

• 데이터가 변경되지 않아도 계속 네트워크를 통해서 데이터를 다운로드 받아야 함
• 인터넷 네트워크는 매우 느리고 비쌈
• 브라우저 로딩 속도가 느림
• 느린 사용자 경험

 

캐시 적용

 

• 캐시 가능 시간동안 네트워크를 사용하지 않아도 됨
• 비싼 네트워크 사용량을 줄일 수 있음
• 브라우저 로딩 속도가 매우 빠름
• 빠른 사용자 경험

 

캐시 시간 초과

 

• 캐시 유효 시간이 초과하면, 서버를 통해 데이터를 다시 조회하고 캐시를 갱신함
• 이때 다시 네트워크 다운로드가 발생함

 

---

검증 헤더

 

캐시 시간 초과

 

캐시 유효 시간이 초과해서 서버에 다시 요청하면 두 가지 상황이 나타남(서버에서 기존 데이터를 변경함, 서버에서 기존 데이터를 변경하지 않음)

 

• 캐시 만료 후에도 서버에서 데이터를 변경하지 않음
• 데이터를 전송하는 대신에 저장해두었던 캐시를 재사용할 수 있음
• 단 클라이언트의 데이터와 서버의 데이터가 같다는 사실을 확인할 수 있는 방법 필요 -> 검증 헤더

 

검증 헤더(Validator) 추가

 

캐시 데이터와 서버 데이터가 같은지 검증하는 데이터   ex) Last-Modified, ETag

 

Last-Modified

 

데이터가 마지막에 수정된 시간을 헤더에 추가

 

1. 첫 번째 웹 브라우저의 요청 후, 서버의 응답 결과를 브라우저 캐시에 저장 
2. 두 번째 요청 시, 캐시가 가지고 있는 데이터 최종 수정일을 헤더에 넣어서 요청
3. 서버에서 데이터가 아직 수정되지 않았음(날짜가 같음)을 판단하고, 304 Not Modified와 함께 Last-Modified를 추가하여 응답함. 이때 HTTP Body는 없음
4. 브라우저 캐시는 응답 결과를 재사용하고 헤더 데이터를 갱신하고, 웹 브라우저는 캐시에서 조회함

• 캐시 유효 시간이 초과해도 서버의 데이터가 갱신되지 않으면 304 Not Modified + 헤더 메타 정보만 응답(HTTP Body X)
• 클라이언트는 서버가 보낸 응답 헤더 정보로 캐시의 메타 정보를 갱신
• 클라이언트는 캐시에 저장되어 있는 데이터 재활용
• 결과적으로 네트워크 다운로드가 발생하지만 용량이 적은 헤더 정보만 다운로드 함
• 매우 실용적인 해결책

 

---

조건부 요청 헤더

 

• 검증 헤더로 조건에 따른 분기
• If-Modifed-Since, If-Unmodified-Since: Last-Modified 사용
• If-Match, If-None-Match: ETag 사용
• 조건이 만족하면 200 OK
• 조건이 만족하지 않으면 304 Not Modified

 

If-Modifed-Since 이후에 데이터가 수정되면

 

• 데이터 미변경 예시 - 304 Not Modified, 헤더 데이터만 전송(BODY 미포함)
  • 전송 용량 0.1M(헤더 0.1M, 바디 1.0M)
• 데이터 변경 예시 - 200 OK, 모든 데이터 전송(BODY 포함)
  • 전송 용량 1.1M(헤더 0.1M, 바디 1.0M)

 

Last-Modified, If-Modifed-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 -> 전체 데이터를 다시 다운로드해야 함
• 서버에서 별도의 캐시 로직을 관리하고 싶은 경우 -> ETag 사용

 

If-None-Match, ETag(Entity Tag)

 

• 캐시용 데이터에 임의의 고유한 버전 이름을 달아둠  ex) ETag: "v1.0"
• 데이터가 변경되면 이 이름을 바꾸어서 변경함(Hash를 다시 생성)   ex) ETag: "aaaa" -> "bbbb"
• 단순하게 ETag만 보내서 같으면 유지, 다르면 다시 받음
• 캐시 제이 로직을 서버에서 완전히 관리
• 클라이언트는 단순히 이 값을 서버에 제공(클라이언트는 캐시 메커니즘을 모름)

 

 

 

 

---

캐시 제어 헤더

 

Cache-Control: 캐시 지시어(directives)

 

• max-age: 캐시 유효 기간, 초 단위
• no-cache: 데이터는 캐시해도 되지만, 항상 원(origin) 서버에 검증(조건부 요청 이용)하고 사용
• no-store: 데이터에 민감한 정보가 있으므로 저장하면 안됨(메모리에서 사용하고 최대한 빨리 삭제)
• public: 응답이 public 캐시에 저장되어도 됨
• private: 응답이 해당 사용자만을 위한 것임, private 캐시에 저장해야 함(기본값)
• s-maxage: 프록시 캐시에만 적용되는 max-age
• Age(HTTP 헤더): 오리진 서버에서 응답 후 프록시 캐시 내에 머문 시간(초)

 

 

Pragma: 캐시 제어(하위 호환)

 

• no-cache
• HTTP 1.0 하위 호환

 

Expires: 캐시 유효 기간(하위 호환)

 

• 캐시 만료일을 정확한 날짜로 지정
• HTTP 1.0부터 사용
• 지금은 더 유연한 Cache-Control: max-age 권장, 함께 사용하면 Expires는 무시

 

---

프록시 캐시

 

origin 서버

 

한국에 있는 여러 클라이언트가 미국에 있는 원 서버에 접근할 때, 오래거리고 느리다. 

그래서 한국 어딘가에 프록시 캐시 서버를 도입하면, 여러 클라이언트가 접근을 할 때 미국에 있는 원 서버에 직접 접근 하는 것이 아닌 프록시 캐시 서버를 거치게 되어 빠르게 접근할 수 있게 된다.

 

최초 요청에는 프록시 캐시 서버가 없어 느리지만, 두 번째 요청부터는 빠르게 접근할 수 있다.

 

---

캐시 무효화

 

Cache-Control - 확실한 캐시 무효화 응답

 

• no-cache: 데이터는 캐시해도 되지만, 항상 원 서버에 검증하고 사용(이름 주의)
• no-store: 데이터에 민감한 정보가 있으므로 저장하면 안됨
• must-revalidate: 캐시 만료 후 최초 조회 시 원 서버에 검증해야함. 원 서버 접근 실패 시 반드시 오류 발생(504 Gateway Timeout). 캐시 유효 시간이라면 캐시를 사용
• Pragma: no-cache (HTTP 1.0 하위 호환)

 

no-cache 기본 동작

1. 웹 브라우저 ->  프록시 캐시 서버: 캐시 서버 요청(no-cache + ETag)
2. 프록시 캐시 서버 -> 원 서버: 원 서버 요청(no-cache + ETag) 
3. 원 서버: 원 서버 검증
4. 원 서버 -> 프록시 캐시 서버: 응답 304 Not Modified
5. 프록시 캐시 서버 -> 웹 브라우저: 응답 304 Not Modified
6. 웹 브라우저-> 브라우저 캐시(no-cache, ETag): 캐시 데이터 사용

 만약 2번에서 네트워크 단절과 같은 이유로 원 서버에 접근이 불가능해지면, 캐시 서버 설정에 따라서 캐시 데이터를 반환할 수 있다. (Error or 200 OK)

 

must-revalidate의 경우, 원 서버에 접근할 수 없을 때 항상 오류가 발생해야 함(504 Gateway Timeout)