WordPress 配置 Nginx FastCGI 靜態頁面快取及負載測試
原文出處：https://yungke.me/wordpress-configuring-nginx-fastcgi-cache/WordPress 的主要性能瓶頸是由處理 PHP 引起的，因此為提高我們網站的性能，我們需要減少 Web 主機處理 PHP 和數據庫的數量。
這個就是為什麼要在 WordPress 加入頁面快取的目的。
頁面快取 (Page Cache)
WordPress 快取方式其中的一種，可參考之前寫的「WordPress 的核心緩存概念」
一些快取外掛都可以達成頁面快取目的，如：WP Rocket / W3 Total Cache / WP Super Cache / Cache Enabler，而我個人偏愛 Nginx FastCGI cache 方式，省去使用一個外掛安裝。
Nginx FastCGI Cache 的工作原理類似 Squid 的快取功能，把 URL 及相關組合當做一個 Key，用 Md5 算法對 Key 進行哈希，得到硬碟上對應的哈希目錄路徑，進而將快取的內容保存在該目錄內。
保存的目錄位置會在 /var/run/nginx-cache 目錄內。
這樣的快取好處：
快取 fastcgi 生成的內容，很多情況是 PHP 生成的動態的內容，少了 Nginx 與 php 的通信的次數，更減輕了 PHP 和數據庫的壓力。
早期大家不愛用 Nginx FastCGI Cache 的快取方式，是因為快取服務只能為指定 URL 或狀態碼設置過期時間，不支持指令手動清除快取，造成很多不便；現在我們可以通過 Nginx 的模組 ngx_cache_purge 來清除指定 URL 的快取，或使用 Nginx Helper 或 Nginx Caching 外掛來實現。
Nginx FastCGI cache 與 Varnish cache
說到 Nginx FastCGI Cache 就不能不提 Varnish 了，Varnish Cache 是備受推崇的 Web 應用程序加速器，利用 HTTP 反向代理，快取任何頁面請求的返回內容，運作方式與 Nginx FastCGI cache 大致上相同。
Varnish 速度真的很快、很快 !
但是我使用 Nginx 系統，並沒有選擇 Varnish cache 作為快取選項，由下面 2 張的運作結構圖，就可以知道我選擇了 Nginx FastCGI Cache 沒有選擇 Varnish 的原因。
Nginx FastCGI Caching and Redis 服務架構
https://imgur.adfe.co/2018/07/10/fastcgi-caching-redis.png
Nginx, Varnish Caching and Redis 服務架構
https://imgur.adfe.co/2018/07/10/nginx-varnish-redis.png
我的 WordPress 網站已配置 Let’s Encrypt SSL 加密，如果要使用 Varnish 加速，我需要 Nginx 在前面接收 80 與 443 的請求，然後再將它們傳遞給 Varnish 快取，我們可以將 Nginx 用於此目的，但是有必要為了 Varnish 加速快速，增加主機的複雜性，思考是否值得這麼做。
另一方面，在主機的維護上，盡量可以簡單性、穩定性去建置，即使出了錯誤，也能很快速的找出問題所在。
在 Nginx 中啟用 FastCGI Cache
如果您使用 EasyEngine 或 Webinoly LNMP 安裝包建置 Linux 系統，啟用 Nginx FastCGI cache 是一件很容易的事，執行以下的指令和啟用外掛，這樣就可以了。
EasyEngine
ee site create example.com --wpfc #wordpress + nginx fastcgi_cache
Webinoly
sudo site domain.com -wp -cache #wordpress + nginx fastcgi_cache + redis
PS. Webinoly 在 1.5.0 版本中，把 redis (Object cache) 也加入了 wordpress 快取配置中。
在 WordPress 中啟動清除快取外掛
然後在 wordpress 控制台，將 Nginx Helper 和 Redis Object Cache 外掛都啟動。
Nginx Helper 設置：
https://imgur.adfe.co/2018/07/10/nginx-helper-1.jpg
https://imgur.adfe.co/2018/07/10/nginx-helper-2.jpg
Redis Object Cache 設置：
https://imgur.adfe.co/2018/07/10/redis-cofing.jpg
配置 Nginx 以啟用 Nginx fastcgi cache
如果您是自己建置 LNMP 系統 (不是 EasyEngine 或 Webinoly 系統)，若要啟用 Nginx fastcgi cache 功能，我們需要對 Nginx 服務器配置進行一些更改。
以當前默認的虛擬主機文件為例：
vi /etc/nginx/sites-available/default
配置文件範例：
fastcgi_cache_path /var/run/nginx-cache levels=1:2 keys_zone=WORDPRESS:100m inactive=60m;
fastcgi_cache_key "$scheme$request_method$host$request_uri";
fastcgi_cache_use_stale error timeout invalid_header http_500;
fastcgi_ignore_headers Cache-Control Expires Set-Cookie;
快取的位置 (/var/run/nginx-cache) 可以設置硬碟上的任何資料夾，建議在 Ubuntu 中選擇 /var/run 文件夾，因為它是作為 tmpfs 的掛載的，從記憶體中讀取快取。
跳過 Nginx 不快取某些頁面：
set $skip_cache 0;
# POST requests and urls with a query string should always go to PHP
if ($request_method = POST) {
set $skip_cache 1;
}
if ($query_string != "") {
set $skip_cache 1;
}
# Don't cache uris containing the following segments
if ($request_uri ~* "/wp-admin/|/xmlrpc.php|wp-.*.php|/feed/|index.php|sitemap(_index)?.xml") {
set $skip_cache 1;
}
# Don't use the cache for logged in users or recent commenters
if ($http_cookie ~* "comment_author|wordpress_+|wp-postpass|wordpress_no_cache|wordpress_logged_in") {
set $skip_cache 1;
}
PHP 配置中輸入以下參數：
fastcgi_cache_bypass $skip_cache;
fastcgi_no_cache $skip_cache;
fastcgi_cache WORDPRESS;
fastcgi_cache_valid 60m;
add_header X-FastCGI-Cache $upstream_cache_status;
add_header 參數是為服務器響應添加了一個額外的標頭，方便我們可以檢查確定是否從快取中提供請求。
完整的 Nginx conf 的配置如下：
fastcgi_cache_path /var/run/nginx-cache levels=1:2 keys_zone=WORDPRESS:100m inactive=60m;
fastcgi_cache_key "$scheme$request_method$host$request_uri";
fastcgi_cache_use_stale error timeout invalid_header http_500;
fastcgi_ignore_headers Cache-Control Expires Set-Cookie;
server {
listen 80;
listen [::]:80;
server_name example.com;
root /var/www/example.com/htdocs;
indexindex.php index.html index.htm;
set $skip_cache 0;
if ($request_method = POST) {
set $skip_cache 1;
}
if ($query_string != "") {
set $skip_cache 1;
}
if ($request_uri ~* "/wp-admin/|/xmlrpc.php|wp-.*.php|/feed/|index.php|sitemap(_index)?.xml") {
set $skip_cache 1;
}
if ($http_cookie ~* "comment_author|wordpress_+|wp-postpass|wordpress_no_cache|wordpress_logged_in") {
set $skip_cache 1;
}
location ~ \.php$ {
try_files $uri =404;
include fastcgi_params;
fastcgi_pass php;
fastcgi_cache_bypass $skip_cache;
fastcgi_no_cache $skip_cache;
fastcgi_cache WORDPRESS;
fastcgi_cache_valid 60m;
add_header X-FastCGI-Cache $upstream_cache_status;
}
location ~ /\. {
deny all;
access_log off;
log_not_found off;
}
location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|flv|ico)$ {
expires 30d;
access_log off;
}
location ~ .*\.(js|css)?$ {
expires 30d;
access_log off;
}
}
保存並退出文件後，請檢查 Nginx 配置文件是否語法錯誤：
sudo nginx -t
假設一切正常，請重啟 Nginx
sudo service nginx restart 承接樓上
驗證 Nginx fastcgi cache 是否正常工作
利用 Chrome F12 來檢查 header 返回值
https://imgur.adfe.co/2018/07/10/nginx-fastcgi-cache-hit.jpg
[*]HIT – 正確的 Nginx fastcgi cache 返回值
[*]MISS – 頁面未快取並由 PHP-FPM 返回值 (可重複刷新頁面，查看返回值為 HIT 或 BYPASS)
[*]BYPASS – 頁面已快取但是沒有提供快取版本。當它是我們指定繞過快取的頁面 (例如：管理頁面) 或用戶登錄時，會發生這種情況。
負載測試
使用 Linode 2G RAM 方案的 VPS 來做開啟 Nginx fastcgi cache 測試。
我們利用 Loader.io 免費方案 (10,000 clients / 1 min test)
選擇第 2 個測試項目持續 1 分鐘，每秒鐘 1000 個用戶。(每分鐘 60000 個訪問者)，Loader.io 有 3 種測試方法，請見 Test Types 說明。
我們先使用一個沒有做快取的測試網站 (load.yungke.me)，首頁有 10 篇帶有圖片的文章。
https://imgur.adfe.co/2018/07/10/clinets-no-cache-10000.jpg
https://imgur.adfe.co/2018/07/10/clinets-no-cache-10000-2.jpg
結果不易外，測試一開始沒幾秒，網站就已經打不開了，出現大量 Timeout 的錯誤。
再來，測試網頁為 yungke.me，使用 Nginx fastcgi cache (頁面快取) + Redis Object Cache，一樣選擇第 2 個測試項目持續 1 分鐘，每秒鐘 1000 個用戶。(每分鐘 60000 個訪問者)
https://imgur.adfe.co/2018/07/10/clinets-FastCGI-Cache-10000-3.jpg
https://imgur.adfe.co/2018/07/10/clinets-FastCGI-Cache-10000-4.jpg
啟用 Nginx fastcgi cache 快取後，每秒 1000 個用戶，持續 1 分鐘，我們可以看到平均響應時間在 3936ms 上下，但是沒有錯誤率。
結語
以一個 2G RAM VPS 來說，開啟了 Nginx fastcgi cache + Redis 後的表現，是令我們所滿意的。
利用 Nginx 本身的輕量功能，再搭配 Redis Object Cache 對象快取，可建置一個低負載的網站，也可以這麼說：可以在主機後端做的工作，就不要推到網站前端來做。
2018/07/09 補充：
Redis 快取設置：
Redis 安裝後或使用 EE 及 Webinoly 安裝，Redis 的預設值是沒有限制快取的大小及快取計畫，需修改 /etc/redis/redis.conf 文件，符合我們的需求。
vi /etc/redis/redis.conf
取消掉 maxmemory 前面的 # 號，修改如下：
maxmemory 128000000
預設的快取計畫，取消掉 maxmemory-policy noeviction 前面的 # 號，修改如下
maxmemory-policy allkeys-lru
保存文件後，重啟 Redis 服務。
sudo service redis-server restart
sudo service php7.0-fpm restart #或 php7.2-fpm
參考資料：
[*]Nginx FastCGI Caching and Redis 服務架構圖片取自 WordPress Caching Solutions Part 2
[*]WordPress 優化 – 利用 Nginx fastcgi_cache 緩存加速
[*]關於 fastcgi_cache
這一篇真的很長，看不完沒關係。
有關於 WordPress 快取的問題，都可提出。
只要我會的，都會回覆您。 我目前在同一台主機有 4 個網站是 Nginx fastcgi cache + Redis
並沒有發現有甚麼錯誤。
Redis 要注意的是在 wp-config.php 文件中設置 wp_cache_key_salt 或資料表前輟是唯一名稱，避免快取錯誤。
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