HTTP 캐시와 조건부 동작

*캐시와 조건부 동작

캐시가 없을 때 첫번째 요청
예를 들어서 클라이언트가 GET방식으로 star.jpg를 요청하면 서버는 클라이언트에게 star.jpg를 보내준다. 

캐시가 없을 때 두번째 요청
두번째 클라이언트가 GET방식으로 star.jpg를 요청하면 서버는 또 클라이언트에게 star.jpg를 보내준다.

캐시가 없을 때는 데이터가 변경되지 않아도 계속 네트워크를 통해서 데이터를 다운로드 받아야한다. 인터넷 네트워크는 매우 느리고 비싸다. 브라우저는 로딩 속도가 느리다 때문에 느린 사용자 경험이 생긴다.


캐시를 적용할 때 
cache-control: max-age=60(초)을 설정하면 캐시가 유효한 시간이 60초이다. 클라이언트가 최초로 요청하면 브라우저 캐시에 60초 유효한 star.jpg를 저장하고 두번째부터 요청이 들어올 때는 캐시를 뒤져서 해당하는 파일이 있으면 해당 파일을 보여줌으로써 캐시에서 조회해서 바로 가져온다. 캐시 덕분에 캐시 가능 시간동안 네트워크를 사용하지 않아도 된다. 비싼 네트워크 사용량을 줄일 수 있고, 브라우저 로딩 속도가 매우 빠르다. 

캐시 시간 초과
캐시 유효 시간이 초과하면, 서버를 통해 데이터를 다시 조회하고, 캐시를 갱신한다. 이때 다시 네트워크 다운로드가 발생한다. 만약에 이 star.jpg가 안바뀌고 그대로 남아있는데 단지 캐시시간이 초과되었다는 이유 하나만으로 다시 네트워크를 동작하고 다운받고 해야할까? 클라이언트와 서버가 가지고 있는 데이터가 같으면 다시 내보내줄 수는 없을까? 그 해결책이 바로 다음에 있다.


*검증 헤더와 조건부 요청1
캐시 유효시간이 초과해서 서버에 다시 요청하면 다음 두가지 상황이 나타난다.
1. 서버에서 기존 데이터를 변경함
2. 서버에서 기존 데이터를 변경하지 않음

서버에서 기존 데이터를 변경하지 않았다면 데이터를 전송하는 대신에 저장해 두었던 캐시를 재사용 할 수 있다. 단, 클라이언트의 데이터와 서버의 데이터가 같다는 사실을 확일할 수 있는 방법이 필요하다. 그것이 바로 검증헤더이다.

검증 헤더 추가
첫 번째 요청에 헤더에 Last-Modified: 2020년 11월 10일 10:00 이런식으로 선언해놓으면 이는 데이터가 마지막에 수정된 날짜가 2020년 11월 10일 10시라는 것이 명시된 것이다. 응답 결과를 캐시에 저장하고 60초 유효하다는 것을 적고 데이터 최종 수정일도 같이 기록을 해놓는다. 

두 번째 요청에 같은 것을 요청하면 먼저 캐시를 뒤져본다. 뒤져서 같은 데이터가 있다면 최종 수정일을 확인한다. 확인해서 HTTP 문법인 if-modified-since를 확인해보고 데이터 최종 수정일이 캐시에 저장된 최정 수정일과 비교검증을 통해 같으면 서버가 304 Not Modified를 보내면서 HTTP Body를 빼고 헤더만 보낸다. 브라우저 캐시에서는 이를 캐치해서 응답 결과를 재사용한다. 재사용 하면서 헤더 데이터를 갱신해서 다시 60초 유효로 캐시를 갱신한다.

검증 헤더(Last-Modified)와 조건부 요청(if-modified-since)
-캐시 유효 시간이 초과해도, 서버의 데이터가 갱신되지 않으면 304 Not-Modified + 헤더 메타 정보만 응답(바디X)해서 클라이언트는 서버가 보낸 응답 헤더 정보로 캐시의 메타 정보를 갱신한다. 
-클라이언트는 캐시에 저장되어있는 데이터 재활용
-결과적으로 네트워크 다운로드가 발생하지만 용량이 적은 헤더 정보만 다운로드한다.


*검증 헤더와 조건부 요청2
1. 검증 헤더
-캐시 데이터와 서버 데이터가 같은지 검증하는 데이터
-Last-Modified, ETag
2. 조건부 요청
-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 미변경시 304 Not-Modified, 헤더 데이터만 전송 / 데이터가 변경 되었으면? 200 OK 모든데이터 전송

Last-Modified, if-modified-since의 단점
1. 1초 미만 단위로 캐시 조정이 불가능하다
2. 날짜 기반의 로직 사용
3. 데이터를 수정해서 날짜가 다르지만, 같은 데이터를 수정해서 데이터 결과가 똑같은 경우 (A -> B / B -> A)
4. 서버에서 별도의 캐시 로직을 관리하고 싶은 경우

ETag, if-none-match를 사용하면 된다
1. ETag(Entity Tag)
2. 캐시용 데이터에 임의의 고유한 버전 이름을 달아둠
3. 데이터가 변경되면 이 이름을 바꾸어서 변경함 (Hash를 다시 생성)
4. 진짜 단순하게 ETag만 보내서 같으면 유지, 다르면 다시 받기

첫 번째 요청에 ETag: "aaaaa" 를 전송해서 브라우저캐시에 저장 해놓는다.
두 번째 요청에 if-none-match: "aaaaa" 를 보내서 같으면 바뀌지 않은것이니 304 Not-Modified를 출력하고 캐시를 뒤져서 찾는다.

정리
-진짜 단순하게 ETag만 서버에 보내서 같으면 유지, 다르면 다시 받는다.
-캐시 제어 로직을 서버에서 완전히 관리
-클라이언트는 단순히 이 값을 서버에 제공 (클라이언트는 캐시 매커니즘을 모름)


*캐시관련 헤더
1. Cache-Control
2. Pragma (Cache-Control 하위호환)
3. Expires (Cache-Control 하위호환)

1. Cache-Control 캐시 지시어
-Cache-Control: max-age -> 캐시 유효시간, 초단위
-Cache-Control: no-cache -> 데이터는 캐시해도 되지만, 항상 원(origin) 서버에 검증하고 사용
-Cache-Control: no-store -> 데이터에 민감한 정보가 있으므로 저장하면 안됨


*원 서버에 접근
원 서버에 접근할 때 만약 미국에 있는 원서버에 접근한다고 가정 했을 때 0.5초가 걸린다고 가정해보자 그때 중간에 프록시 캐시 서버에다 미리 업로드를 해놓고 한국에 있는 사용자들이 프록시 캐시 서버에 접근해서 0.1초가 걸리게 한다. 프록시 서버에 있는 캐시를 public 캐시 웹 브라우저에 저장되는 캐시는 private 캐시라고 한다.

1. Cache-Control 캐시 지시어 - 기타
-Cache-Control: public -> 응답이 public 캐시에 저장되어도 됨
-Cache-Control: private -> 응답이 해당 사용자만을 위한것임, private 캐시에 저장해야함 (기본값)
-Cache-Control: s-maxage : 프록시 캐시에만 적용되는 max-age
-Age: 60 : 오리진 서버에서 응답 후 프록시 캐시 내에 머문 시간


*캐시 무효화
Cache-Control에 확실한 캐시 무효화 응답이 있다.
Cache-Control: no-cache, no-store, must-revalidate
Pragma : no-cache
이렇게 네개를 넣으면 확실한 캐시 무효화 응답이 된다.