Welcome to YARP - 6.压缩、缓存

介绍

网关的缓存和压缩是常见的性能优化手段，用于提高系统的响应速度和降低网络传输的开销。

YARP 的缓存和压缩其实也是 .NET 本身的功能。只需要配置 .NET 本身的缓存和压缩功能即可。

缓存

缓存的主要目的是优化性能、提高效率，减少对后端服务的负担。我们可以对

频繁请求的静态数据或不经常更改的数据进行 API 缓存，从而降低对后端服务的请求次数，提高响应速度，减轻后端服务的负载。

也可以对静态资源缓存如：css、js、图像等，从而加速页面加载速度，减轻服务器压力，提高用户体验。等等。

基于 HTTP 的响应缓存

用于缓存的主 HTTP 标头是 Cache-Control，它用于指定缓存指令。当请求从客户端到达服务器以及响应从服务器返回客户端时，这些指令控制缓存行为。请求和响应在代理服务器之间移动，并且代理服务器还必须符合 HTTP 1.1 缓存规范。

Cache-Control 通用消息头字段，被用于在 http 请求和响应中，通过指定指令来实现缓存机制。缓存指令是单向的，这意味着在请求中设置的指令，不一定被包含在响应中。

要使用缓存，请求头中必须携带 Cache-Control 标头。同时响应头中也要做相应的设置。

下表中显示了常用 Cache-Control 指令

指令	操作
public	缓存可以存储响应。
private	响应不得由共享缓存存储。专用缓存可以存储和重用响应。
max-age	客户端不接受期限大于指定秒数的响应。示例：`max-age=60`（60 秒），`max-age=2592000`（1 个月）
no-cache	请求时：缓存不能使用存储的响应来满足请求。源服务器重新生成客户端的响应，中间件更新其缓存中存储的响应。响应时：响应不得用于未经源服务器验证的后续请求。
no-store	请求时：缓存不得存储请求。响应时：缓存不得存储任何部分的响应。

相应的我们也要添加响应缓存中间件：

若要测试响应缓存，请使用 Fiddler、Postman 或其他可以显式设置请求标头的工具。显式设置上述的请求标头。

配置中间件

在中 Program.cs ，将响应缓存中间件服务 AddResponseCaching 添加到服务集合中，并将应用配置为将中间件与 UseResponseCaching 扩展方法一起使用。 UseResponseCaching 将中间件添加到请求处理管道中：

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

builder.Services.AddReverseProxy()//添加ReverseProxy相关服务到DI
    .LoadFromConfig(builder.Configuration.GetSection("ReverseProxy"));//从配置文件中加载ReverseProxy的设置

builder.Services.AddResponseCaching(options =>
{
    options.UseCaseSensitivePaths = false; //确定是否将响应缓存在区分大小写的路径上。 
    options.SizeLimit = options.SizeLimit * 10; // 响应缓存中间件的大小限制（以字节为单位） 1G
});

var app = builder.Build();

if (app.Environment.IsDevelopment())
{
    app.UseSwagger();
    app.UseSwaggerUI();
}

// 使用 CORS 中间件时，必须在 UseResponseCaching 之前调用 UseCors。
// app.UseCors();
app.UseRouting();

// 拦截请求并判断 请求头中是否包含 CacheControl 标头，如果没有则加上缓存标头
app.Use(async (context, next) =>
{
    var header = context.Request.Headers;
    var cacheControl = header.CacheControl;
    if (!string.IsNullOrEmpty(header.CacheControl))
    {
        header.CacheControl = new Microsoft.Extensions.Primitives.StringValues("max-age");
    }

    await next(context);
});
app.UseResponseCaching();
app.Use(async (context, next) =>
{
    context.Response.GetTypedHeaders().CacheControl =
        new Microsoft.Net.Http.Headers.CacheControlHeaderValue()
        {
            Public = true,
            MaxAge = TimeSpan.FromSeconds(10)
        };

    context.Response.Headers[Microsoft.Net.Http.Headers.HeaderNames.Vary] = new string[] { "Accept-Encoding" };

    await next(context);
});
app.MapReverseProxy();

app.MapGet("/", () => DateTime.Now.ToLongTimeString());

app.Run();

以上示例中：

Cache-Control：缓存可缓存响应长达10秒。
Vary：将中间件配置为仅当后续请求的 Accept-Encoding 标头与原始请求头匹配时才提供缓存的响应。

app.Use(async (context, next) =>
{
    var header = context.Request.Headers;
    var cacheControl = header.CacheControl;
    if (!string.IsNullOrEmpty(header.CacheControl))
    {
        header.CacheControl = new Microsoft.Extensions.Primitives.StringValues("max-age");
    }

    await next(context);

});
可以看到我们先设置了请求头的缓存标头，如果没有此设置，几乎所有浏览器（标头值）都会发送 CacheControl：no-cache 或其他值，强制执行非缓存页面请求，这会导致 ResponseCachingMiddleware 实现忽略此请求（忽略缓存）并将其传递到服务器以检索数据。如果你用 postman 或者 fiddle则可以主动这只CacheControl标头值为上述说的那几种。

上述示例中我们先添加了 YARP 服务，然后添加了 AddResponseCaching 响应的缓存服务，然后拦截了请求并设置缓存标头，再开启了 UseResponseCaching() 响应缓存中间件。接下来设置了 [响应头的标头值]( ASP.NET Core 中的响应缓存中间件 | Microsoft Learn )，最后开启了代理中间件。源码已上传GitHub.

压缩

网络带宽是一种有限资源。减小响应大小通常可显著提高应用的响应速度。减小有效负载大小的一种方式是压缩应用的响应。但是 YARP 默认是禁用解压缩的，因为它会增加 CPU 开销。

什么时候使用响应压缩中间件？

在 IIS、Apache 或 Nginx 中使用基于服务器的响应压缩技术。

IIS 动态压缩模块

Apache mod_deflate 模块

Nginx 压缩和解压缩

而 HTTP.sys 服务器和 Kestrel 服务器当前不提供内置压缩支持，这时候就需要使用响应压缩中间件了。

我们使用 YARP 的直接转发来演示一下压缩功能，当然压缩是 .NET 本身自带的功能，你也可以通过添加压缩中间件来开启响应压缩。

代码示例：

using System.Diagnostics;
using System.Net;
using Yarp.ReverseProxy.Forwarder;
using Yarp.ReverseProxy.Transforms;

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

builder.Services.AddHttpForwarder();

// Add services to the container.

var app = builder.Build();

// Configure our own HttpMessageInvoker for outbound calls for proxy operations
var httpClient = new HttpMessageInvoker(new SocketsHttpHandler()
{
    UseProxy = false,
    AllowAutoRedirect = false,
    AutomaticDecompression = DecompressionMethods.GZip, // 设置响应压缩方式
    UseCookies = false,
    ActivityHeadersPropagator = new ReverseProxyPropagator(DistributedContextPropagator.Current),
    ConnectTimeout = TimeSpan.FromSeconds(15),
});

// Setup our own request transform class
var transformer = new CustomTransformer(); // or HttpTransformer.Default;
var requestConfig = new ForwarderRequestConfig { ActivityTimeout = TimeSpan.FromSeconds(100) };

app.UseRouting();

// Configure the HTTP request pipeline.

app.MapForwarder("/{**catch-all}", "http://localhost:5047", requestConfig, transformer, httpClient);

app.Run();

/// <summary>
/// 自定义请求转换
/// </summary>
class CustomTransformer : HttpTransformer
{
    ///<summary>
    /// 该函数在发送被代理的请求之前被调用。在回调函数中，所有的 HttpRequestMessage 字段都已经被初始化，除了 RequestUri 字段，
    /// 在回调函数执行后，如果没有提供值，它将被初始化。这里的字符串参数表示在构建 RequestUri 时应该使用的目标 URI 前缀。
    /// 基础实现会复制头部（headers），但会排除一些协议头部，比如 HTTP/2 伪头部（":authority"）。
    ///</summary>
    ///<param name="httpContext">传入请求</param>
    ///<param name="proxyRequest">传出的代理请求</param>
    ///<param name="destinationPrefix">所选目标服务器的uri前缀，可用于创建RequestUri</param>
    public override async ValueTask TransformRequestAsync(HttpContext httpContext, HttpRequestMessage proxyRequest, string destinationPrefix, CancellationToken cancellationToken)
    {
        // 转发所有头部信息
        await base.TransformRequestAsync(httpContext, proxyRequest, destinationPrefix, cancellationToken);
        // 自定义查询query 值
        var queryContext = new QueryTransformContext(httpContext.Request);
        queryContext.Collection.Remove("param1");
        queryContext.Collection["s"] = "xx2";
        // 分配自定义 URI。在此处连接时请注意额外的斜杠。RequestUtilities.MakeDestinationAddress 是一个安全的默认值。
        proxyRequest.RequestUri = RequestUtilities.MakeDestinationAddress("http://localhost:5047", httpContext.Request.Path, queryContext.QueryString);
        // 禁止原始请求标头，使用目标 Uri 中的标头
        proxyRequest.Headers.Host = null;
    }
}

上述示例中，我们使用了 YARP 的直接转发模式，不需要添加 YARP 服务和中间件，但是要添加这个东西 AddHttpForwarder，然后配置自定义请求转换类。并开启压缩模式为 GZip。

如果想看效果记得使用fiddle 抓取请求的返回值查看原始请求，因为postman和浏览器客户端都会默认对常用的压缩格式的数据进行解压缩。

如果服务器本身支持压缩，请使用基于服务器的压缩技术。而 HTTP.sys 服务器和 Kestrel 服务器是不支持压缩技术的，所以这时候才考虑使用压缩中间件。

总结

本章我们介绍了 YARP 的缓存和压缩功能，其实也都是 .NET 自身的功能，如果了解使用过 .NET的缓存和压缩中间件很容易就能理解。本章示例代码已上传GitHub，建议把代码down下来自己实验一下，再去配合理解。

有什么问题欢迎留言交流。

下篇文章我们继续介绍 YARP 的健康检查功能。

posted @ 2023-11-13 02:52 coding-y 阅读(672) 评论(2) 编辑收藏举报

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