[모든 개발자들을 위한 HTTP 웹 기본 지식] #8. HTTP 헤더2 - 캐시와 조건부 요청

[6om1n]

캐시 기본 동작

• 캐시가 없을 때

• 데이터가 변경되지 않아도 계속 네트워크를 통해서 데이터를 다운로드 받아야한다.
• 인터넷 네트워크는 매우 느리고 비싸다.
• 브라우저 로딩 속도가 느리다.
• 느린 사용자 경험

• 캐시를 적용한다면, 첫 번째 요청에서 서버가 캐시가 유효한 시간을 추가하여 클라이언트로 정보를 제공한다.
• 해당 응답 결과를 캐시에 저장하고, 위의 사진에서 보듯이 유효시간은 60초이다.
• 두 번째 요청이 들어오면, 캐시의 유효시간을 검증하고, 만료가 되지 않았다면 브라우저에서 요청한 내용을 캐시에서 조회한다.

캐시 적용

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

캐시의 시간이 초과가 되었다면?

• 유효시간이 종료 된 이후라면, 클라이언트에서 해당 내용을 다시 서버에 전달하고 응답 결과를 다시 캐시에 저장한다.
• 캐시 유효 시간이 초과하면, 서버를 통해 데이터를 다시 조회하고, 캐시를 갱신한다.
• 이 때 다시 네트워크 다운로드가 발생한다.

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검증 헤더와 조건부 요청1

캐시의 시간이 초과가 되었을 때 2가지의 상황이 발생할 수 있다.

• 서버에서 기존 데이터를 변경 한 경우
• 서버에서 기존 데이터를 변경하지 않은 경우

☑️ 서버에서 데이터를 변경하지 않았을 경우

• 데이터를 전송하는 대신에 저장해 두었던 캐시를 재사용할 수 있다.
• 단, 클라이언트의 데이터와 서버의 데이터가 같다는 사실을 확인할 수 있는 방법은 필요하다.

1️⃣ 검증 헤더 추가

• 서버에서 데이터가 마지막에 수정된 시간을 저장하고, 해당 응답 결과를 캐시에 저장한다. 해당 캐시에는 데이터의 최종 수정일이 들어가있다.
• 두 번째 클라이언트에서 요청이 왔을 때, 캐시의 유효시간이 초과가 되었다면, 데이터의 최종 수정일과 캐시가 가지고 있는 데이터 최종 수정일을 비교한다.
• 비교했을 때 같다면, 데이터가 아직 수정되지 않았음을 의미하고, HTTP Body 없이 HTTP header 만 전송한다.
• 이 후 , 응답 결과를 재사용하고, 헤더 데이터를 갱신한다.
• 이 떄, 캐시의 유효시간은 다시 재정의된다.

🐣 검증 헤더와 조건부 요청 정리

• 캐시 유효 시간이 초과해도, 서버의 데이터가 갱신되지 않으면
• 304 Not Modified + 헤더 메타 정보만 응답한다. (바디x)
• 클라이언트는 서버가 보낸 응답 헤더 정보로 캐시의 메타 정보를 갱신한다.
• 클라이언트는 캐시에 저장되어 있는 데이터를 재활용한다.
• 결과적으로 네트워크 다운로드가 발생하지만 용량이 적은 헤더 정보만 다운로드하면 된다.
• 메우 실용적인 해결책이다.

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검증 헤더와 조건부 요청2

• 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

If-Modified-Since: 이후에 데이터가 수정되었을 경우

• 데이터 미변경 예시
  • 캐시: 2020년 11월 10일 10:00:00 vs 서버: 2020년 11월 10일 10:00:00
  • 304 Not Modified, 헤더 데이터만 전송(BODY 미포함)
  • 전송 용량 0.1M (헤더 0.1M)
• 데이터 변경 예시
  • 캐시: 2020년 11월 10일 10:00:00 vs 서버: 2020년 11월 10일 11:00:00
  • 200 OK, 모든 데이터 전송(BODY 포함)
  • 전송 용량 1.1M (헤더 0.1M, 바디 1.0M)

✅ 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
• 서버에서 별도의 캐시 로직을 관리하고 싶은 경우
• 예) 스페이스나 주석처럼 크게 영향이 없는 변경에서 캐시를 유지하고 싶은 경우

✅ ETag, If-None-Match

• ETag(Entity Tag)
• 캐시용 데이터에 임의의 고유한 버전 이름을 달아둠
  • 예) ETag: "v1.0", ETag: "a2jiodwjekjl3"
• 데이터가 변경되면 이 이름을 바꾸어서 변경함(Hash를 다시 생성)
  • 예) ETag: "aaaaa" -> ETag: "bbbbb"
• 진짜 단순하게 ETag만 보내서 같으면 유지, 다르면 다시 받기!

• ETag 응답 결과를 캐시에 저장하고, 유효시간은 60초이다.
• 유효시간이 지난 이후, 클라이언트가 다시 요청을 하면 If-Node-Match 의 값과 캐시가 가지고 있는 ETag 를 비교한다.
• ETag 가 같을 경우 데이터가 아직 수정되지 않았음을 의미한다.
• 그럴 경우, HTTP Body 는 전송하지 않고, 헤더만 전송한다.
• 그 이후, 응답 결과를 재사용하고, 헤더 데이터를 갱신한다.

🐣 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 제공(클라이언트는 캐시 메커 즘을 모름)
• 예)
  • 서버는 배타 오픈 기간인 3일 동안 파일이 변경되어도 ETag를 동일 게 유지
  • 애플리케이션 배포 주기에 맞추어 ETag 모두 갱신

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캐시와 조건부 요청 헤더

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

✅ Cache-Control - 캐시 지시어

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

✅ Pragma - 캐시 제어 (하위 호환)

• Pragma: no-cache
• HTTP 1.0 하위 호환

✅ Expires - 캐시 만료일 지정 (하위 호환)

• expires: Mon, 01 Jan 1990 00:00:00 GMT
• 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

검증 헤더와 조건부 요청 헤더

• 검증 헤더 (Validator)
  • ETag: "v1.0", ETag: "asid93jkrh2l"
  • Last-Modified: Thu, 04 Jun 2020 07:19:24 GMT
• 조건부 요청 헤더
  • If-Match, If-None-Match: ETag 값 사용
  • If-Modified-Since, If-Unmodified-Since: Last-Modified 값 사용

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프록시 캐시

• 원 서버 직접 접근
  

• 원서버에 직접 접근 할 경우 시간적인 부분이 많이 소요될 수 있다.
• 따라서 프록시 캐시를 도입한다.
  

• 중간에 프록시 캐시를 두어 응답을 더 빠르게 할 수 있도록 한다.

Cache-Control - 캐시 지시어

• 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

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캐시 무효화

Cache-Control - 확실한 캐시 무효화 응답

• Cache-Control: no-cache, no-store, must-revalidate
• Pragma: no-cache
  • HTTP 1.0 하위 호환

✅ Cache-Control (확실한 캐시 무효화)

• 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
  • HTTP 1.0 하위 호환

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🔗출처

• 김영한 - 모든 개발자를 위한 HTTP 웹 기본 지식