Cloud CDNでCache-Controlを使ってキャッシュ制御したい(Google Cloud）

2024.11.01

• サーバー構築 / 運用
• インフラ関連

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はじめに

システムソリューション部所属、インフラに少々携わっておりますsumiです。

本日は アプリケーション ロードバランサ を使用したサーバーで、Cloud CDN を指定したファイルのみキャッシュするように設定する方法をご紹介いたします。
Cloud CDN 自体はコンテンツをエッジサーバーにキャッシュすることでサーバー負荷の軽減、レスポンスタイムのチューニング等に役立ちます。

本記事では、特定の静的コンテンツをキャッシュしないように、HTTPヘッダーでのキャッシュ制御を目的とした設定例を紹介します。
キャッシュされても困らないサイトの場合は、Google Cloud が推奨する設定「静的コンテンツをキャッシュする」、または、公式ドキュメント「キャッシュに保存されたコンテンツを無効にする」を合わせて参照してください。

※調整に当たっては、検証等行った上で実施することを強く推奨いたします。

Cloud CDN キャッシュの制御パラメータ説明

キャッシュモード

Cloud CDNは、コンテンツをどのようにキャッシュするかを制御する3つのキャッシュモードを提供しています。より詳しい説明は公式ドキュメントのリンクを記載しておりますのでそちらをご参照ください。

• CACHE_ALL_STATIC：すべての静的コンテンツ（HTML、CSS、JavaScript、画像など）をキャッシュします。
• USE_ORIGIN_HEADERS：Content-Typeヘッダーで指定された拡張子を持つ静的コンテンツのみをキャッシュします。
• FORCE_CACHE_ALL：Cache-Controlヘッダーに基づいてコンテンツをキャッシュします。

Cloud CDN公式ドキュメント

キャッシュ期間

例: Cache-Control: max-age=3600 (1時間)

DYNAMIC_CACHEモードの使い方

DYNAMIC_CACHEモードを使用するためには、サーバー側でCache-Controlを設定する方法があります。
Cache-Control ヘッダーは、HTTP レスポンスヘッダーの一つであり、ブラウザやキャッシュサーバーにコンテンツをどのようにキャッシュするかを指示するために使用されます。
このヘッダーには、以下のディレクティブを指定できます。

max-age：キャッシュの有効期限を秒数で指定します。
s-maxage：共有キャッシュ（CDN など）でのキャッシュの有効期限を秒数で指定します。
public：オブジェクトを公開キャッシュに保存できるようにします。
private：オブジェクトをプライベートキャッシュにのみ保存できるようにします。
no-cache：オブジェクトをキャッシュに保存しないようにします。
no-store：オブジェクトをキャッシュにも保存せず、ブラウザにも保存しないようにします。

• Cloud CDN のキャッシュの概要
• Cache-Control ヘッダー

実際の設定方法

環境（Rocky Linux9 + Nginx）
今回は簡単テスト環境として、Rocky Linux9 + Nginxを使用します。※サーバー構築の部分は省いております。Cacheのヒット条件のみのテストですので、Wordpress等のCMSは使用しません。

サーバ側での準備

ディレクトリ毎にキャッシュ制御を行います。

テストファイルを配置するディレクトリを作成します

mkdir -p /(ドキュメントルートのパス)/cache
mkdir -p /(ドキュメントルートのパス)/nocache

テストファイルを各ディレクトリに配置します。

touch /(ドキュメントルートのパス)/cache/test.html
touch /(ドキュメントルートのパス)/nocache.html
touch /(ドキュメントルートのパス)/nocache/nocache.html

NginxのConf内に以下設定を追記します。

server {
  listen 80; # HTTP ポート (80番) でListenさせます
  server_name example.com www.example.com; # 運用するドメイン名（）
  root /var/www/example.com/public_html/; # ドキュメントルート (ウェブサイトのファイルがある場所)
  index index.html index.htm; # デフォルトで表示するファイル

  location / {
    try_files $uri $uri/ =404; # ファイルが存在しない場合は 404 エラーを返す
  }

  location / {
    add_header Cache-Control "private"; # その他のリクエストは private
  }

  location /cache/ {
    add_header Cache-Control "public, max-age=3600"; # 1時間のキャッシュ
    #add_header X-Cache-Status $upstream_cache_status; #を外すことで、キャッシュがヒットしたかどうかをヘッダーに出してくれます。
    #同じヘッダーをCDN側で返すことが可能のため、今回はCDN側で設定します。
  }

  location /nocache/ {
    add_header Cache-Control "no-cache"; # キャッシュ無効
    #add_header X-Cache-Status $upstream_cache_status; #を外すことで、キャッシュがヒットしたかどうかをヘッダーに出してくれます。
    #同じヘッダーをCDN側で返すことが可能のため、今回はCDN側で設定します。
  }
}

設定完了後にシンタックスチェックを行いNginxを再起動しましょう。

nginx -t

以下の様な文言が出てればシンタックスにはエラーがないことになります。

nginx: the configuration file /etc/nginx/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /etc/nginx/nginx.conf test is successful

問題がなければNginxを再起動

 systemctl restart nginx 

ヘッダー確認

設定反映後、実際にテストサイトを確認して、ディレクトリ毎にCache-Controlヘッダーが付与されていることを確認しましょう。
DNSに登録していない場合には、サーバーのIPをHostsに登録し、Chromeブラウザ等のデバックツール（F12）を使用しヘッダーを確認してみましょう。
パス毎のCache-Controlは以下の様になっているはずです。

/cache/test.html

⇒Cache-Control public, max-age=3600
キャッシュがされ、なおかつ１時間保持する

/nocache/nocache.html

⇒Cache-Control no-cache
キャッシュされず、常にオリジンサーバーから取得されます。

/nocache.html

⇒Cache-Control private
private として扱われ、ブラウザキャッシュのみが許可されます。

Cloud CDN側での設定

キャッシュモード

⇒Cache-Control ヘッダーに基づいて送信元の設定を使用する

キャッシュキー

⇒デフォルト
パスやより詳しい設定を行う場合はキャッシュキーをカスタムにすることで編集可能となります。

カスタムレスポンスヘッダー

⇒ヘッダー名:cdn_cache_status
⇒ヘッダーの値１：{cdn_cache_status}
キャッシュのhitとmissがヘッダーに追加されるため、キャッシュ状態の確認デバックツール等からできるようになります。

設定は以上で終わりです。
完了をクリックすればすぐに保存されます。

キャッシュの状態を確認

ブラウザのシークレットウィンドウ等を開いてもう一度各パスを確認する。
※ブラウザキャッシュ等でレスポンスヘッダーが見えない場合もあります。場合によってはブラウザを変えてアクセスしてみてください。

/cache/test.html

⇒Cache-Control public, max-age=3600
#キャッシュがされ、なおかつ１時間保持する
⇒cdn_cache_status : hit
#一回目のアクセスだとキャッシュがない状態となりますので、missとなります。別窓でもう一度同じサイトを開けばhitとなります。

/nocache/nocache.html

⇒Cache-Control no-cache
#キャッシュされず、常にオリジンサーバーから取得されます。
⇒cdn_cache_status : miss
#キャッシュはされないのでmissとなる。

/nocache.html

⇒Cache-Control private
#private として扱われ、ブラウザキャッシュのみが許可されます。
⇒cdn_cache_status : miss
#CDN側ではキャッシュはされないため、missとなる。

何度かCacheのhitを確認した後、GCPでCLB＞CDN＞オリジンの名前をクリック＞モニタリングでCloud CDNを見ると、ヒット率がコンソール上から確認できます。
ヒット率と帯域幅を見ながら、キャッシュをより細かく設定することで、キャッシュの影響範囲を大まかに判断できますので、条件に合わせてキャッシュ範囲を調整してください。

まとめ

Cache-Control ヘッダーと Cloud CDN を使用することで、静的コンテンツをきめ細かく制御することができます。
また、コンテンツ配信を高速化し、オリジンサーバーへの負荷を軽減します。
このブログ記事が、Cloud CDN でのキャッシュ活用に役立てれば幸いです。

ビヨンドではCDN構築から運用保守サービスも行っておりますので、
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