Varnish Cache – czym jest, jak działa i jakie ma zalety?

Zanim przejdziemy do omówienia samego Varnisha, wytłumaczmy sobie, czym jest cachowanie, czyli powiązany proces. Caching jest jednym z filarów optymalizacji wydajności stron internetowych. Określa zestaw technik, które sprawiają, że strona ładuje się szybciej.

Samo cachowanie jest procesem, który polega na przechowywaniu danych w tymczasowej jednostce pamięci masowej. Jest kilka form stosowania tej techniki:

• page cache – odbywa się na serwerze i przechowuje cały HTML strony;
• browser cache – także przechowuje HTML strony, ale występuje w przeglądarce;
• object cache – przechowuje zapytania do bazy danych.

Istnieje także inny rozbudowany typ cachowania, czyli reverse proxy cache. Proxy to inaczej serwer znajdujący się między internetem a użytkownikiem. Jego celem jest filtrowanie zapytań skierowanych przez użytkownika do konkretnej strony. W standardowej wersji (czyli forward proxy) struktura wygląda następująco:

W ten sposób przedsiębiorstwo może np. blokować dostęp pracowników z komputerów firmowych do wybranych stron. W przypadku reverse proxy struktura prezentuje się tak:

Reverse proxy jest punktem wejścia wszystkich zapytań kierowanych na stronę internetową firmy, a jego zadanie polega na filtrowaniu tych zapytań, zanim dotrą one na stronę.

Varnish to narzędzie, które wykorzystuje mechanizm reverse proxy do filtrowania zapytań i cache’owania odpowiedzi z serwera. Nie jest to, oczywiście, fizyczny serwer, a zwykły program (akcelerator) instalowany na serwerze.

Działa on jako „nakładka”, przez którą przechodzą wszystkie zapytania ze strony klienta. Jeśli dane żądanie nigdy wcześniej nie było przetwarzane przez serwer, Varnish, jako proxy, przekierowuje je do serwera w celu uzyskania odpowiedzi i – co najważniejsze – zapisuje ją w swojej pamięci podręcznej. Gdy klient wyśle kiedyś identyczne żądanie, Varnish prześle kopię odpowiedzi bezpośrednio z pamięci podręcznej, przyspieszając całą wymianę danych.

Warto zaznaczyć, że Varnish obsługuje tylko i wyłącznie żądania HTTP. Z tym jednym zadaniem radzi sobie jednak doskonale, dlatego jest tak chętnie wykorzystywany przez serwisy wysyłające każdego dnia ogromne ilości danych. I tu ciekawostka: twórcami projektu byli informatycy pracujący dla… największego norweskiego tabloidu, VG. Ma to sens; portale informacyjne są świetnym przykładem witryn content-heavy, które na akceleratorach reverse proxy mogą zyskać najwięcej.

Varnish jest programem open-source’owym, chociaż ma też swoją wersję komercyjną, wspieraną przez Varnish Software.

Wdrożenie reverse proxy jest dobrym pomysłem, jeśli:

• znaczną część treści na stronie stanowią pliki multimedialne – grafiki, zdjęcia, filmy czy animacje. To one są największym obciążeniem dla serwera… i potrafią znacznie wydłużyć czasy ładowania nawet przy umiarkowanym natężeniu ruchu na stronie;
• witryna często mierzy się ze skokowymi wzrostami natężenia ruchu – jeśli prowadzisz e-commerce, to może być spory problem przy okazji większych promocji.

Oto inne korzyści z zastosowania Varnish Cache:

Jeśli chodzi o wady, Varnish nie ma ich wiele, ale dobrze je mieć na uwadze:

• narzędzie działa jedynie na serwerach z Unixem lub systemami opartymi na nim; odpada więc np. Windows Server;
• pamięć podręczna nie zawsze jest aktualizowana w czasie rzeczywistym;
• w wersji open-source’owej Varnish nie obsługuje biblioteki SSL, więc nie jest w stanie przetwarzać zapytań HTTPS.

Wersji komercyjna Varnisha jest o wiele bogatsza w funkcje od tej darmowej, otwartej. Wszystkie podstawowe narzędzia znajdziesz oczywiście w obu, ale Varnish Enterprise dodaje do nich między innymi:

• Massive Storage Engine – silnik, który optymalizuje cachowanie danych na dysku, zwiększając jego pojemność;
• Varnish Custom Statistics – wbudowany silnik, który w czasie rzeczywistym zbiera dane o ruchu na stronie, zapytaniach do serwera oraz buforowanych plikach;
• możliwość deszyfrowania komunikatów SSL/TLS, co otwiera drogę do obsługi żądań HTTPS;
• opcję łączenia się z back-endem za pośrednictwem szyfrowanego protokołu TLS/SSL;
• obsługę Edge Side Includes w trybie równoległym – potrzebne treści dynamiczne Varnish Enterprise wywołuje z serwera „na raz”, a nie jeden po drugim, jak to jest w przypadku darmowej wersji.

Przy okazji omawiania zalet Varnisha wspomnieliśmy o tym, jak elastyczne jest to narzędzie. To jednak sprawia, że zanim pozwolisz swojemu reverse proxy działać na pełnych obrotach, trzeba ręcznie skonfigurować kilka rzeczy. Dwie najważniejsze kwestie, którymi należy się zająć, to:

1. Zdefiniowanie dostępnej pamięci podręcznej (Cache Size).
2. Określenie czasu, przez jaki Varnish będzie przechowywał każdy element w pamięci (Time to Live – TTL) – domyślnie są to dwie minuty, ale warto dostosować tę wartość do tego, jak często zmienia się content na stronie i jaki ruch obsługuje serwer.

Oprócz tego możesz zastanowić się, czy nie warto zablokować Varnishowi możliwość buforowania niektórych treści (np. tych, które nie są dostępne dla zwykłego użytkownika) oraz określić, jak proxy ma traktować cookies. W domyślnej konfiguracji Varnish nie podejmuje się buforowania stron z „ciasteczkami”, zakładając, że są one dynamiczne (więc ich cachowanie nie ma dużego sensu). Ale cookies zbierają też strony statyczne – w ich przypadku zdecydowanie warto zmienić to ustawienie. Sporo wskazówek co do konfiguracji Varnisha znajdziesz na oficjalnym portalu Varnish Software dla developerów.