HTTP | 섹션 8. HTTP 헤더2 - 캐시와 조건부 요청

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🟦 섹션 8. HTTP 헤더2 - 캐시와 조건부 요청

캐시란?

클라이언트가 서버에 요청하는 자원은 단순 text부터 이미지, 영상, 파일까지 다양하다. 그 중에서는 용량이 커서 큰 네트워크 비용을 부담해야 하는 자원들이 있고, 변경 가능성이 잦지 않은 자원들이 있다.
이런 자원들을 매 요청 시마다 새로 다운받는 것이 큰 비용 부담이므로 ‘캐시’를 활용한다.
자원은 우선 ‘브라우저 캐시’에 저장해두고, 해당 자원이 변경되지 않았다면, 서버에서 다운받지 않고 ‘브라우저 캐시’에 저장해놓은 자원을 다시 사용한다는 개념이다.

⬛ 1. 캐시 기본 동작

◼️ 캐시가 없을 때

예를 들어 클라이언트가 GET/star.jpg 요청을 연속해서 두 번 했다고 가정해보자.

[첫 번째 요청] 시, 서버는 해당 요청에 맞는 응답을 http로 보낸다.

[두 번째 요청] 시, 서버는 또 똑같이 해당 요청에 맞는 응답을 http로 보낸다.

🟦 캐시 없는 상황 - 비효율적

캐시가 없는 상황에서는 위 그림처럼 똑같은 요청을 두 번 이상 요청해도, 똑같은 작업을 매번 해야 한다. → 비효율적이다 → 캐시 필요성

데이터 변경 없어도 계속해서 네트워크를 통해 데이터를 다운로드 받아야 한다.
인터넷 네트워크는 매우 느리고 비싸다
브라우저 로딩 속도가 느리다.
느린 사용자 경험

◼️ 캐시 적용

1) 캐시를 적용하면 첫 요청의 응답 결과를 웹 브라우저가 유효 시간 동안 내부의 브라우저 캐시 저장소에 저장해둔다.

2) 이후 두 번째 요청에서는 우선 ‘브라우저 캐시 저장소’를 먼저 뒤진다.

캐시 유효 시간 이내의 요청에 대해서 캐시저장소에 있는 데이터를 먼저 가져다 쓴다.

🟦 캐시 적용 - 효율

캐시 덕분에 캐시 유효 시간 동안은 같은 요청에 대한 자원을 위해 불필요하게 네트워크를 사용할 필요가 없어진다.
비싼 네트워크 사용량을 줄일 수 있다.
브라우저 로딩 속도가 매우 빠르다.
빠른 사용자 경험

◼️ 캐시 유효 시간 초과 후의 요청 시, 다시 서버로부터 데이터를 조회하고 캐시 갱신한다.

기존 캐시 저장소에 있던 데이터는 유효 시간이 지났으므로 다시 서버에 요청을 하고 해당 응답 결과를 다시 캐시에 저장해두고 유효 시간을 갱신시킨다.
즉, 캐시 유효시간이 초과하면, 서버를 통해 데이터를 다시 조회하고 캐시를 갱신한다.
이때 다시 네트워크 다운로드가 발생한다.

⇒ 그런데, 유효 시간이 지났어도 변경점 없는 데이터를 다시 조회하기 위해 불필게 네트워크를 탈 필요가 있을까 ? 해결책이 있다!

⬛ 2. 검증 헤더와 조건부 요청 1

◼️ 캐시 시간 초과

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

1) 서버에서 기존 데이터를 변경함

2) 서버에서 기존 데이터를 변경하지 않음

◼️ 검증 헤더와 조건부 요청

캐시 만료 후에도 서버에서 데이터를 변경하지 않은 경우, 다시 서버로부터 데이터를 전송받는 대신에 저장해 두었던 캐시를 재사용 할 수 있다.

단 , 클라이언트의 데이터와 서버 데이터가 ‘같다’는 사실 확인 방법 필요!

→ 그게 검증 헤더와 조건부 요청 이다.

🟦 검증 헤더 추가 - 첫 번째 요청

데이터가 마지막에 수정된 시간 : Last Modified (검증 헤더)

응답 결과를 캐시에 저장하는데, 이때 데이터 최종 수정일 Last Modified를 함께 기록

🟦 검증 헤더 추가 - 두 번째 요청

캐시가 가지고 있는 데이터 최종 수정일이 있다면 확인 후 서버에 함께 보냄

서버는 해당 데이터 최종 수정일을 (if-modified-since) 조건부 요청 확인해보니, 서버의 데이터 최종 수정일과 동일함을 확인 | 변경점 X

→ 수정 안되면 HTTP/1.1 304 Not Modified 보냄 - Http Body가 없음

→ 네트워크 부하가 확 줄어든다.

→ 304 Modified를 받았으면 캐시를 다시 재사용한다.

◼️ 검증 헤더와 조건부 요청 정리

캐시 유효 시간 초과해도, 서버 데이터가 갱신되지 않으면 304 Not Modified + 헤더 메타 정보만 응답한다 (바디 X)
클라이언트는 서버가 보낸 응답 헤더 정보로만 캐시 메타 정보를 갱신
클라이언트는 캐시에 저장되어 있는 데이터 재활용
결과적으로 네트워크 다운로드가 발생하지만 용량 적은 헤더 정보만 다운로드
매우 실용적인 해결책

◼️ 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 않았으면 304 Not Modified

🟦 if-Modified-Since : 이후에 데이터가 수정되었다면 ?

◼️ 데이터 미변경 예시

캐시 : 2020년 11월 10일 10:00:00 vs 서버 : 2020년 11월 10일 10:00:00
시간 똑같음 → 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
시간 다름 → 200 OK, 모든 데이터 전송 (Body 포함)
전송 용량 : 1.1M (헤더 0.1M, 바디 1.0M)

◼️ Last-Modified, If-Modified-Since 의 단점

1초 미만 (0.x초) 단위로 캐시 조정 불가능
날짜 기반 로직 사용
데이터를 수정해서 날짜가 다르지만, 같은 데이터를 수정해서 데이터 결과가 똑같은 경우
서버에서 별도의 캐시 로직을 관리하고 싶은 경우

ex) 스페이스나 주석처럼 크게 영향 없는 변경에서 캐시 유지하고 싶은 경우

⬛ ETag, If-None-Match

◼️ ETag (Entity Tag)

캐시용 데이터에 임의의 고유 버전 이름을 달아둠

ex) ETag : “v1.0”, ETag: “a2jioerj13”

데이터가 변경되면 이 이름을 바꾸어 변경함(Hash 다시 생성)

ex) ETag : “aaaa” → ETag : “bbbb”

진짜 단순하게 ETag만 보내서 같으면 유지, 다르면 다시 받기

◼️ ETag 활용한 경우

시간이 초과되어도 캐시가 가지고 있는 ETag 확인한 뒤 수정된 건지 아닌지 확인하여 재사용 여부를 결정하면 된다.

◼️ ETag, If-None-Match 정리

진짜 단순하게 ETag만 서버에 보내서 같으면 유지, 다르면 다시 받기
캐시 제어 로직을 서버에서 완전히 관리
클라이언트는 단순히 이 값을 서버에 제공하는 역할만

예) 서버는 배타 오픈 기간인 3일 동안 파일 변경되어도 ETag를 동일하게 유지

예) 애플리케이션 배포 주기에 맞춰서 ETag 모두 갱신!

⬛ 4. 프록시 캐시

◼️ Origin 서버 직접 접근

예를 들어, 원 서버 (=Origin 서버)가 미국에 있다고 해보자.
원본 리소스를 가지고 있는 origin 서버에 직접 접근하려고 한다면 시간이 매우 오래 걸릴 것이다.

◼️ 프록시 캐시 도입

Origin 서버에 직접 접근하는 시간을 줄이기 위해 ‘프록시 캐시 서버’를 도입한다.
프록시 캐시 서버는 오리진 서버 대신 클라이언트 요청을 처리한다.
첫번째, 두번쨰, 세번쨰 요청 등 … 모두 빠르게 응답받을 수 있게 된다.

◼️ Cache-Control | 캐시 지시어 기타

Cache-Control : public

응답이 public 캐시에 저장되어도 된다.

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)

⬛ 5. 캐시 무효화

◼️ Cache-Control | 확실한 캐시 무효화 응답

만약 확실하게 캐시를 무효화 하려면 아래를 담아서 응답해야 한다.

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

HTTP 1.0 하위 호환

◼️ Cache-Control : no-cache

데이터는 캐시해도 되지만, 항상 원 서버에 검증하고 사용해라(이름에 주의)

◼️ Cache-Control : no-store

데이터에 민감한 정보가 있으므로 저장하면 안됨
(메모리에서 사용하고 최대한 빨리 삭제)

◼️ Cache-Control : must-revalidate

캐시 만료 후 최초 조회 시 원 서버에 검증해야 함
원 서버 접근 실패 시 반드시 오류가 발생해야 함 504(Gateway Timeout)
must-revalidate는 캐시 유효 시간이라면 캐시를 사용함

◼️ Pragma : no-cache

HTTP 1.0 하위 호환

no-cache vs. must-revalidate

◼️ no-cache

no-cache의 경우, 항상 오리진 서버에서 검증해야 하므로 요청이 프록시 캐시 서버에서 오리진 서버로 전달된다.
오리진 서버는 캐시를 검증하고 304 Not Modified 응답을 준다.
이 응답을 받은 클라이언트는 캐시 데이터를 사용한다.
no-cache의 경우, 프록시 캐시 서버와 오리진 서버의 네트워크가 단절되어 오리진 서버에 요청을 보낼 수 없을 때 캐시 서버 설정에 따라 캐시 데이터 또는 에러를 응답한다.

◼️ must-revalidate

no-cache와 달리, must-revalidate의 경우, 프록시 캐시 서버와 오리진 서버의 네트워크가 단절되어 오리진 서버에 요청을 보낼 수 없을 때 항상 504 Gateway Timout 에러를 응답해야 한다.