HTTP 헤더 - 캐시와 조건부 요청

본 글은 인프런의 "모든 개발자를 위한 HTTP 웹 기본 지식" 강의를 듣고 정리한 일지입니다.

캐시 기본 동작

캐시가 없을 때
- 데이터가 변경되지 않아도 계속 네트워크를 통해서 데이터를 다운로드 받아야 한다.
- 인터넷 네트워크는 매우 느리고 비싸다.
- 브라우저 로딩 속도가 느리다.(느린 사용자 경험)

캐시 적용
- 캐시 덕분에 캐시 가능 시간 동안 네트워크를 사용하지 않아도 된다.
- 비싼 네트워크 사용량을 줄일 수 있다.
- 브라우저 로딩 속도가 매우 빠르다.(빠른 사용자 경험)

캐시 시간 초과
- 캐시 유효 시간이 초과하면, 서버를 통해 데이터를 다시 조회하고 캐시를 갱신한다.
- 이때 다시 네트워크 다운로드가 발생한다.

캐시 유효 시간이 초과해서 서버에 다시 요청하는 두 가지 상황 발생
1. 서버에서 기존 데이터 변경
2. 서버에서 기존 데이터를 변경하지 않음

캐시 만료 후에도 서버에서 데이터를 변경하지 않았을 경우는 그대로 쓸 수 있지 않을까?

- 데이터를 전송하는 대신 저장해 두었던 캐시를 재사용 할 수 있다.
- 클라이언트 데이터와 서버의 데이터가 같다는 사실을 확인할 수 있는 방법이 필요하다.

검증 헤더와 조건부 요청1

- 캐시 유효 시간이 초과해도, 서버의 데이터가 갱신되지 않으면 304 Not Modified + 헤더 메타 정보만 응답(바디 X)
- 클라이언트는 서버가 보낸 응답 헤더 정보로 캐시의 메타 정보를 갱신
- 클라이언트는 캐시에 저장되어 있는 데이터 재활용
- 결과적으로 네트워크 다운로드가 발생하지만 용량이 적은 헤더 정보만 다운로드
=> 매우 실용적인 해결책

검증 헤더와 조건부 요청2

1. 검증 헤더
- 캐시 데이터와 서버 데이터가 같은지 검증하는 데이터
- Last-Modified, ETag

2. 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

예시
If-Modified-Since: 이후에 데이터가 수정되었으면?
1. 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)

2. 데이터 변경 예시
- 캐시: 2020년 11월 10일 10:00:00 vs 서버: 2020년 11월 11일 11:00:00
- 200 OK, 모든 데이터 전송(BODY 포함)

Last-Modified, If-Modified-Since 단점
- 1초 미만 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 바꿔서 변경함(Hash를 다시 생성)
예) ETag: "aaaa" -> ETag: "bbbbb"
- 진짜 단순하게 ETag만 보내서 같으면 유지, 다르면 다시 받기!

정리
- 캐시 제어 로직을 서버에서 완전히 관리
- 클라이언트는 단순히 이 값을 서버에 제공(클라이언트는 캐시 메커니즘을 모름)
예) 서버는 배타 오픈 기간인 3일 동안 파일이 변경되어도 ETag를 동일하게 유지 -> 애플리케이션 배포 주기에 맞추어 ETag 모두 갱신

캐시와 조건부 요청 헤더

1. Cache-Control: 캐시 제어
- Cache-Control: max-age
캐시 유효 시간, 초 단위

- Cache-Control: no-cache
데이터는 캐시해도 되지만, 항상 원(origin) 서버에 검증하고 사용
캐시를 관리하는 프록시 서버(중간 서버)가 있기 때문에 실제 데이터를 검증하는 서버를 원서버라고 표현

- Cache-Control: no-store
데이터에 민감한 정보가 있으므로 저장하면 안됨(메모리에서 사용하고 최대한 빨리 삭제)
보통 캐시는 하드디스크에 저장됨

2. Pragma: 캐시 제어(하위 호환)
- Pragma: no-cache
HTTP 1.0 하위 호환

3. Expires: 캐시 유효 기간(하위 호환)
- 캐시 만료일 지정 예) Mon, 01 Jan 1990 00:00:00 GMT
- 캐시 만료일을 정확한 날짜로 지정
- HTTP 1.0부터 사용
- 지금은 더 유연한 Cache-Control: max-age 권장
- Cache-Control: max-age와 함께 사용하면 Expires는 무시

검증 헤더(Validator)
- ETag: "v1.0", ETag: "asid93jkrh21"
- 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

프록시 캐시

캐시 지시어(directives) - 기타
1. Cache-Control: public
- 응답이 public 캐시에 저장되어도 됨
2. Cache-Control: private
- 응답이 해당 사용자만을 위한 것임, private 캐시에 저장해야 함(기본값)
3. Cache-Control: s-maxage
- 프록시 캐시에만 적용되는 max-age
4. Age: 60(HTTP 헤더)
- 오리진 서버에서 응답 후 프록시 캐시 내에 머문 시간(초)

캐시 무효화

캐시를 쓰지 않는다고 해도 일부 웹 브라우저의 경우 임의로 캐시를 사용하는 경우가 있다. 통장 잔고의 경우 계속 바뀔 수 있기 때문에 캐시를 쓰면 안되는데, 이때 확실히 캐시를 무효화하는 방법이 있다.

캐시 지시어(directives) - 확실한 캐시 무효화
1. Cache-Control: no-cache
- 데이터는 캐시해도 되지만, 항상 원 서버에 검증하고 사용

2. Cache-Control: no-store
- 데이터에 민감한 정보가 있으므로 저장하면 안됨(메모리에서 사용하고 최대한 빨리 삭제)

3. Cache-Control: must-revalidate
- 캐시 만료 후 최초 조회시 원 서버에 검증해야 함
- 원 서버 접근 실패시 반드시 오류가 발생해야 함 - 504(Gateway Timeout)
- must-revalidate는 캐시 유효 시간이라면 캐시를 사용함

4. Pragma: no-cache
- HTTP 1.0 하위 호환