[HTTP][8] HTTP 헤더2 - 캐시와 조건부 요청

[ 캐시 기본 동작 ]

캐시가 어떻게 동작하는지 살펴보자!

1. 캐시가 없을 때

1. 첫 번째 요청

• 클라이언트에서 star.jpg 이미지를 요청한다.
• 서버에서는 해당 이미지가 있으면 응답을 줘야하는데, 이미지의 HTTP 헤더+바디를 합쳐 대략 1.1M 정도 용량의 데이터를 응답한다.
• 클라이언트에서는 해당 이미지를 응답받아 사용한다.

2. 두 번째 요청

• 클라이언트에서는 star.jpg 이미지를 다시 한 번 요청한다.
• 서버에서는 동일한 이미지를 다시 1.1M 정도 용량의 데이터를 응답해준다.
• 클라이언트에서는 해당 이미지를 응답받아 사용한다.
• 동일한 이미지를 요청하는데 네트워크를 통해 같은 데이터를 또 다운받아야 한다.
• 용량이 클수록 비용이 커지고 브라우저의 로딩속도가 느려진다.

📌 정리

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

2. 캐시 적용

1. 첫 번째 요청

• 헤더에 cache-control 속성을 넣어주어 캐시가 유효한 시간을 넣어준다.

• cache-control의 max-age를 60으로 지정하여, 60초 동안 유효하도록 한다.

2. 두 번째 요청

두 번째 요청할 때는 우선 캐시를 조회한다.

캐시가 존재하고 아직 60초 이내이기에 유효한 캐시가 있어서 해당 캐시에서 자료를 가져온다.

3. 세 번째 요청 - 캐시 시간 초과

• 이 경우에는 다시 서버에 요청하고 60초간 유효한 star.jpg 이미지를 응답받아서 캐시를 업데이트 해준다.
• 이때 다시 네트워크 다운로드가 발생한다.

📌 정리

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

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검증 헤더와 조건부 요청1

✔ 캐시 시간 초과

• 캐시 유효 시간이 초과해서 서버에 다시 요청하면 다음 두 가지 상황이 나타난다.
  • 서버에서 기존 데이터 변경함.
  • 서버에서 기존 데이터 변경하지 않음. → 이 경우, 새로 갱신할 때 드는 비용이 너무 아깝다 ㅠㅠ → 개선해보자!

• 캐시 만료후에도 서버에서 데이터를 변경하지 않음.
• 단, 클라이언트의 데이터와 서버의 데이터가 같다는 사실을 확인할 수 있는 방법 필요하다.

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✔ 검증 헤더 추가

1. 첫 번째 요청

• 데이터가 마지막으로 수정된 시간 정보를 헤더에 작성한다.

• 응답 결과를 캐시에 저장할 때 데이터 최종 수정일도 저장된다.

2. 두 번째 요청 - 캐시 시간 초과

• 캐시 시간이 초과해서 다시 요청을 해야하는데, 캐시에 최종 수정일 정보(Last-Modified)가 있다면 요청 헤더에 if-modified-since에 해당 날짜를 담아서 서버에 보낸다.
• 서버의 해당 자료의 최종 수정일과 비교해서 데이터가 수정이 안되었을 경우 응답 메세지에 이를 담아서 알려준다.

• HTTP Body는 응답 데이터에 없다.
• 상태코드는 304 Not Modified로 변경된 것이 없다는 것을 알린다.
• 그래서 전송 데이터는 바디가 빠졌기에 헤더만 포함된 0.1M만 전송된다.
• 클라이언트에서는 해당 응답을 받은 뒤 캐시를 갱신해주고 다시 일정시간(60초) 유효하게 된다.

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검증 헤더와 조건부 요청 2

✔ 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

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✔ Last-Modified, If-Modified-Since의 단점

• 1초 미만(0.x초)단위로 캐시 조정이 불가능하다.
• 날짜 기반의 로직을 사용한다.
• 데이터를 수정해 날짜가 다르지만, 같은 데이터를 수정해 데이터 결과가 똑같은 경우
  • test.txt 파일의 내용을 A→B로 수정했지만, 다시 B→ A로 수정한 경우
• 서버에서 별도의 캐시 로직을 관리하고 싶은 경우
  • Ex) 스페이스나 주석처럼 크게 영향이 없는 변경에서 캐시를 유지하고 싶은 경우

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✔ ETag, If-None-Match

서버에서 완전히 캐시를 컨트롤하고 싶은 경우 ETag를 사용하면 된다.

💡 ETag (Entity Tag)

캐시용 데이터에 임의의 고유한 버전 이름을 달아둔다.

• 데이터가 변경되면 이 이름을 바꾸어서 변경한다. (Hash를 다시 생성)
• 단순하게 ETag만 보내서 같으면 유지하고 바르면 다시 받는다.
• 캐시 제어 로직을 서버에서 완전히 관리한다.
• 클라이언트는 단순히 이 값을 서버에 제공한다. (클라이언트는 캐시 메커니즘을 모름)

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캐시와 조건부 요청 헤더

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

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1. Cache-Control

📌 캐시 지시어(directives)

• Cache-Control: max-age
  • 캐시 유효 시간이고 초 단위이다.
• Cache-Control: no-cache
  • 데이터는 캐시해도 되지만, 항상 원(origin) 서버에 검증하고 사용해야 한다.
• Cache-Control: no-store
  • 데이터에 민감한 정보가 있기에 저장하면 안된다. (메모리에서 사용하고 최대한 빨리 삭제)

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2. Pragma

캐시 제어 (하위 호환)

• Pragma: no-cache
• HTTP 1.0 하위 호환
• 현재는 거의 사용되지 않는다.

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3. Expires

캐시 만료일 지정 (하위 호환)

• expires: Mon, 01 Jan 1990 00:00:00 GMT
• 캐시 만료일을 정확한 날짜로 지정
• HTTP 1.0부터 사용
• 지금은 더 유용한 Cache-Contol: max-age를 권장한다.
  → 그래서 max-age와 동시에 사용되면 Expires는 무시된다.

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프록시 캐시

웹 브라우저가 프록시 캐시 서버에 접근하도록 하는 것이다. → (원 서버에 비해) 응답 시간이 빨라짐.

그래서 한국 사람들이 많이 안보는 유튜브 영상을 보면 상대적으로 느리다!

✔ 원(Origin) 서버 직접 접근

한국에 있는 클라이언트에서 별 이미지가 필요한데 이 이미지가 미국에 있는 원 서버에 있다고 해보자.

한국에서 미국까지 이미지를 가져오려면 0.5초가 걸린다. 실제로 이것보다 훨씬 오래 걸릴 수도 있고, 만약 이 별 이미지가 자주 사용되는 이미지라면 이렇게 매번 미국에서 직접 가져오는 것은 너무 비효율적이다!

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✔ 프록시 캐시 도입

위의 문제를 해결하기 위해서 프록시 캐시가 도입되었다.

한국 어디간에 프록시 캐시 서버를 두고, 한국의 클라이언트(웹 브라우저)들은 이 프록시 캐시 서버에서 자료를 가져오도록 한다.

여러 사람이 찾은 자료일수록 이 프록시 캐시 서버에 등록되어있기 때문에 빠른 속도로 자료를 가져올 수 있다.

이때 클라이언트에서 사용되어 저장되는 캐시를 private 캐시라고 하고, 프록시 캐시 서버의 캐시를 public 캐시라고 한다.

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✔ Cache-Control

📌 캐시 지시어(directives) - 기타

• Cache-Control: public
  • 응답이 public 캐시에 저장되어도 된다.
• Cache-Control: private
  • 응답이 해당 사용자만을 위한 것으로 private 캐시에 저장해야 한다(default)
• Cache-Control: s-maxage
  • 프록시 캐시에만 적용되는 max-age
• Age: 60(HTTP 헤더)
  • 오리진 서버에서 응답 프록시 캐시 내에 머문 시간(초)