[HTTP] HTTP 헤더 - 캐시와 조건부 요청

지현·2021년 11월 18일

http

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캐시 기본 동작

캐시가 없을 때

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

캐시 적용

서버에서 캐시 적용
cache-control: max-age=60 > 캐시가 유효한 시간(초)
웹브라우저에서 첫 요청
응답결과를 웹브라우저내에 브라우저 캐시에 저장(유효한 시간동안)
두번째 요청 시 캐시를 뒤짐
캐시 유효 시간을 검증하고 사용 가능하면 캐시에서 조회 > 네트워크를 탈 필요 X
- 캐시 덕분에 캐시 가능 시간동안 네트워크를 사용하지 않아도 됨
- 비싼 네트워크 사용량을 줄일 수 있음
- 브라우저 로딩 속도가 매우 빠름 > 빠른 사용자 경험
세번 째 요청 시 캐시 시간 초과가 되었으면 서버에 다시 요청
- 캐시 유효 시간이 초과하면, 서버를 통해 데이터를 다시 조회하고, 캐시를 갱신
- 이때 다시 네트워크 다운로드가 발생

만약 캐시가 만료 되었을 때 클라이언트가 가진 데이터와 서버가 가진 데이터가 같으면? 다시 서버에서 다운받기 아까울때 어떻게 해결?

검증 헤더와 조건부 요청1

캐시 시간 초과

캐시 만료후에 클라이언트가 데이터 다시 요청했는데 서버에서 데이터를 변경하지 않은 경우
데이터를 전송하는 대신에 저장해 두었던 캐시를 재사용 할 수 있음
단 클라이언트의 데이터와 서버의 데이터가 같다는 사실을 확인할 수 있는 방법 필요 > 검증 헤더 추가

Last-Modified, If-Modified-Since

서버는 웹 브라우저의 요청에 대한 응답에 Last-Modified를 추가 > 데이터가 마지막에 수정 된 시간
웹 브라우저는 응답 결과를 캐시에 저장하고, 유효 시간(max-age)과 데이터의 최종 수정일(Last-Modified값)을 저장
캐시 시간 초과 됐을 시 웹 브라우저가 요청을 보낼 때 if-modified-since(데이터 최종 수정일) 요청 헤더를 붙이고 서버에 넘김
서버에서 요청을 받을 때 서버의 데이터 최종일과 비교하여 데이터가 변경 됐는지 날짜를 보고 판단
수정이 되지 않았으면 http 응답을 304 Not Modified 라고 내보냄 (변경된게 없음!), Last-Modified를 다시 내보냄, 이때 HTTP Body는 전송하지 않음 (수정된게 없어서) > Body를 빼고 헤더만 응답을 만들어서 전송
바디 빼고 헤더만 전송하기 때문에 네트워크 부하가 감소
웹 브라우저가 응답을 받았을 때 304 Not Modified면 캐시가 변한게 없으니 응답 결과를 재사용하고 헤더 데이터를 갱신
캐시에서 데이터를 불러와 사용

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)

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

매우 실용적인 해결책

검증 헤더와 조건부 요청2

검증 헤더
- 캐시 데이터와 서버 데이터가 같은지 검증하는 데이터
- Last-Modified , ETag
조건부 요청 헤더
- 클라이언트에서 서버로 요청을 할 때
- 검증 헤더로 조건에 따른 분기
- If-Modified-Since: Last-Modified 사용
- If-None-Match: ETag 사용

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 사용 X
서버에서 별도의 캐시 로직을 관리하고 싶은 경우 사용 X

ETag, If-None-Match

ETag(Entity Tag)
- 캐시용 데이터에 임의의 고유한 버전 이름을 달아둠
- 데이터가 변경되면 이 이름을 바꾸어서 변경함(ex. Hash를 사용할 때 데이터가 변경 되면 Hash를 다시 생성 > Hash는 값이 동일하면 같은 해시 값 나옴)
- 진짜 단순하게 ETag만 보내서 같으면 유지, 다르면 다시 받기

웹 브라우저가 요청을 하면 서버에서 이를 받아 ETag를 내려줌
웹 브라우저는 브라우저 캐시에 응답 결과와 ETag값을 저장
캐시 시간 초과 됐을 시 웹 브라우저가 가지고 있는 ETag가 있으면 If-None-Match를 요청에 담아 보냄
서버에서 수정이 되지 않았으면 http 응답을 304 Not Modified 라고 내보냄, 이때 HTTP Body는 전송하지 않음 > Body를 빼고 헤더만 응답을 만들어서 전송
http 응답을 받으면 캐시 내부적으로 응답 결과를 재사용, 헤더 데이터 갱신
캐시에서 조회

검증 헤더(ETag)와 조건부 요청(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)

캐시와 조건부 요청 헤더

Cache-Control

캐시 지시어(directives)
Cache-Control : max-age
- 캐시 유효 시간, 초 단위
Cache-Control : no-cache
데이터는 캐시해도 되지만, 항상 조건부 요청을 통해 원(origin) 서버에 검증하고 사용
Cache-Control : no-store
- 데이터에 민감한 정보가 있으므로 저장하면 안됨
  (메모리에서 사용하고 최대한 빨리 삭제)
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)

Pragma

캐시 제어(하위 호환)
Pragma: no-cache
HTTP 1.0 하위 호환
지금은 거의 사용 x

Expires

캐시 만료일 지정(하위 호환)
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

프록시 캐시

웹 브라우저가 계속 원서버에 직접 접근하는것은 느림
프록시 캐시 서버를 넣어서 웹 브라우저가 원 서버를 직접 접근하는것이 아닌 프록시 캐시 서버를 거쳐서 오게 함 > 웹 브라우저는 빠르게 응답을 받음
최초로의 요청에서 데이터를 프록시 캐시 서버에 다운로드 받아놓으면 두번째 유저부터는 빠르게 접근 가능

캐시 무효화

확실한 캐시 무효화를 하려면 Cache-Control: no-cache, no-store, must-revalidate, Pragma: no-cache 이걸 다 넣어줘야함

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

no-cache와 must-revalidate 차이점

no-cache : 사용 시 원 서버에 접근할 수 없는 경우 캐시 서버 설정에 따라서 캐시 데이터를 반환할 수 있음 > 오류 보다는 오래된 데이터라도 반환 할 수도 있음
must-revalidate : 사용 시 원 서버에 접근할 수 없는 경우, 항상 오류가 발생해야 함
그래서 둘 다 사용!

출처
모든 개발자를 위한 HTTP 웹 기본 지식