캐시(Cache)

저번 포스팅에서 세션과 쿠키에 대해 알아보았다. 그런데 우리가 인터넷을 사용하다 보면 '캐시'라는 말도 들어본 적이 있는 거 같다. 그래서 오늘은 '캐시'에 대해 알아보려고 한다. (이 글은 인프런 김영한 님의 강의 '모든 개발자를 위한 HTTP 웹 기본 지식'을 듣고 정리한 내용입니다.) 

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캐시(Cache)

 

캐시는 자주 사용하는 데이터나 값을 미리 복사해놓은 임시 장소를 가리킨다.

캐시가 없을 때, 클라이언트가 이미지 파일을 요청하면 서버가 HTTP 헤더와 HTTP 바디를 응답해준다. 

그리고 바로 또다시 같은 파일을 요청하면 처음 요청할 때와 마찬가지로 동일한 크기의 HTTP 헤더와 HTTP 바디를 응답해준다. 

 

○ 캐시가 없으면 ? 

• 데이터가 변경되지 않아도 계속 네트워크를 통해서 데이터를 다운로드 받아야 한다.
• 브라우저 로딩 속도가 느리다.

 

캐시를 적용하고 서버에서 클라이언트에게 응답을 해줄 때, HTTP 헤더에 cache-control:max-age 라는 것을 작성해서 보내준다. 이것은 캐시 유효 시간 검증을 나타내는데 cache-control:max-age=60 이라고 한다면 60초동안 유효함을 의미한다.

 

○ 캐시를 적용하면 ?

• 캐시 덕분에 캐시 가능 시간(캐시 유효 시간)동안 네트워크를 사용하지 않아도 된다.
• 브라우저 로딩 속도가 매우 빠르다.

 

하지만 앞에서 말한 것처럼 캐시의 유효 시간이 지난 후 요청을 하게 되면 서버를 통해 데이터를 다시 조회하고 캐시를 갱신한다. 그러면 이때 다시 네트워크 다운로드가 발생한다. 그러면 사실 캐시를 사용하는 장점이 사라지는데 이럴 경우 어떻게 하면 캐시의 장점을 그대로 유지할 수 있을까?

 

캐시 시간이 초과된 후 2가지로 상황을 나눌 수 있다. 

 

1. 서버에서 기존 데이터를 변경한 상황
2. 서버에서 기존 데이터를 변경하지 않은 상황

 

1번의 경우 데이터를 전송하는 대신에 저장해 두었던 캐시를 재사용할 수 있다. 그러나 클라이언트와 서버의 데이터가 같다는 사실을 확인할 수 있는 방법이 필요하다. 

 

처음 서버가 응답할 때, HTTP 헤더에 데이터 최종 수정일을 의미하는 Last-Modified라는 헤더를 추가해서 넘겨준다. 

클라이언트가 넘겨받은 캐시를 저장하고 다음 요청을 할 때 최종 수정일을 같이 보내서 데이터 변경 여부를 확인한다.

 

데이터 변경이 되지 않으면, 304 Not Modified + HTTP 헤더만 응답해준다. 

클라이언트는 서버가 보낸 응답 헤더 정보로 캐시의 메타 정보를 갱신하고 캐시에 저장되어 있는 데이터를 재활용한다.

결과적으로 네트워크 다운로드가 발생하지만 용량이 적은 헤더 정보만 다운로드한 것이므로 실용적으로 이전에 다운로드한 캐시를 재사용할 수 있다.

 

중간 정리를 하자면 

• 데이터 미변경시 304 Not Modified + 헤더 데이터만 전송한다. 그러면 우리는 헤더에 대한 다운로드만 진행한다.
• 데이터 변경시 200 OK + 모든 데이터 전송(Body 포함)한다. 그러면 우리는 헤더 + 바디에 대한 다운로드를 진행한다.

우리는 대부분 한국에 위치하고 있고 우리가 즐겨 사용하는 서비스중에서 미국에 origin 서버를 둔 곳이 있을 것이다.

그러면 우리는 origin 서버에 직접 요청을 하고 직접 응답을 받아야한다. 이 경우 크게 체감되지 않을 수 있지만 응답을 받는 시간이 길어질 것이다. 

그래서 응답 시간을 줄이기 위해 '프록시 캐시'라는 것이 있다. 프록시 캐시는 중계 서버라고 이해하는 것이 빠를 것이다. 

프록시 캐시 서버가 origin 서버로부터 데이터를 미리 가져다가 놓고 클라이언트의 요청이 들어오면 바로 응답을 해주기 때문에 시간적으로 큰 이점을 얻는다.

 

Proxy 보러 가기 

Proxy란 ?

 

 

이렇게 캐시가 필요한 상황도 있지만 캐시를 확실하게 무효화시켜야 하는 경우도 있다.

• Cache-Control: no-cache : 데이터는 캐시해도 되지만, 항상 origin 서버에 검증하고 사용
• Cache-Control: no-store : 데이터에 민감한 정보가 있으므로 저장하면 안됨
• Cache-Control: must-revalidate : 캐시 만료후 최초 조회시 원 서버에 검증해야함, 원 서버 접근 실패시 반드시 오류가 발생해야함 - 504(Gateway Timeout)
• Pragma: no-cache :  HTTP 1.0 하위 호환

캐시를 확실하게 무효화시키기 위해서 사용하는 캐시 지시어이다.

no-cache와 must-revalidate의 차이점을 보면서 어떤 상황에 캐시를 무효화시켜야 하는지 설명하겠다.

 

no-cache는 클라이언트가  요청했지만 프록시 캐시 서버와 origin 서버가 단절된 상황이라면 오류가 아닌 오래된 데이터라도 보여주자라는 식으로 200 OK 응답을 보낸다. 

 

must-revalidate는 origin 서버에 접근할 수 없는 경우, 항상 오류가 발생해야 한다. 그래서 504 Gateway Timeout을 응답해준다.

 

에러보다 오래된 데이터라도 보여주는 no-cache가 낫다고 볼 수 있지만 돈과 관련된 결과로 생각해보면 생각이 바뀐다.

 

잔액 조회를 했는데 내가 예상했던 금액보다 현저히 적은 금액이 조회된다고 가정하면 크게 와닿을 것이다. 금방 해결될 문제라고 해도 사용자 입장에서는 에러가 난 것보다 못한 상황이다. 그러므로 에러를 응답하는 것이 더 나은 상황이라면 캐시를 확실하게 무효화시켜서 에러 응답을 해주도록 하자!