什么是缓存服务器？

正向代理模式下，缓存服务器充当代理服务器，代表客户端向互联网服务器发送请求并获取响应。当客户端发起请求时，请求首先被发送到缓存服务器。如果缓存服务器中已经存有请求的缓存副本，则直接从缓存中返回响应，否则缓存服务器会向源服务器发送请求并缓存响应。正向代理的主要优势在于：

• 加快用户访问互联网的响应时间，因为可以从本地缓存获取所需信息 
• 减少网络重复请求，节省带宽和服务器负载
• 提供访问控制和内容过滤功能
  

在反向代理模式下，缓存服务器位于源服务器前端，充当反向代理服务器。当用户请求到达时，反向代理服务器会检查缓存中是否存在请求的响应副本。如果存在，则直接从缓存中返回响应；否则，反向代理服务器会将请求转发给源服务器，并缓存从源服务器返回的响应。反向代理的主要优势包括：

• 加速 Web 服务器的访问响应时间
• 实现负载均衡和故障转移
• 提供安全性和访问控制功能
  

缓存服务器可以部署在客户端或服务器端。前端缓存位于网络服务器之外，如客户端浏览器、ISP 或企业网络中。反向缓存则位于一个或多个网络服务器前端，加速来自互联网的请求，降低服务器高峰负载。通常是内容分发网络（CDN），在网络各处保留网页内容副本。

当新的缓存服务器加入集群或哈希环时，它会识别其"继任者"，并从前一台服务器移动所有映射到该服务器的缓存内容（即哈希值小于新服务器的内容）。但对于网页缓存，通常不涉及移动或复制，因为缓存内容足够小。

HTTP 协议定义了三种控制缓存的基本机制：新鲜度、验证和失效。新鲜度允许响应在不重新检查源服务器的情况下被使用，可由服务器和客户端控制。验证用于检查过期的缓存响应是否仍有效。失效通常是由通过缓存的另一个请求（如 POST、PUT 或 DELETE）引起的副作用。

缓存服务器可以显著提高网站的响应速度和可扩展性，减轻源服务器的负载。它们通过存储常用响应来减少对源服务器的请求数量，从而提高整体性能。

反向缓存或内容分发网络（CDN）位于 Web 服务器前端，在分布式位置保留 Web 内容的副本，以加速来自互联网的请求。这种配置可以显著减少服务器负载，提高响应速度。

服务器负载均衡技术可用于在多个服务器或 Web 缓存之间分配流量，提高可扩展性和可靠性。请求路由可以将客户端请求定向到最佳的内容源。

缓存代理服务器在网络中共享，为所有用户提供缓存服务。这种配置可以减少 Web 服务器的带宽和处理需求，提高整体性能。

HTTP 协议提供了控制缓存的机制，如新鲜度、验证和失效，可在服务器响应头中指定。这些机制有助于确保缓存内容的有效性和及时性。

缓存可以基于用户请求（拉取缓存）填充，也可以通过从内容服务器预加载内容（推送缓存）填充。前者根据需求缓存，后者可以提前缓存热门内容。

缓存还可用于存储按需计算的数据，使用技术如记忆化（memoization）避免重复计算，提高效率。

缓存服务器存储了 DNS 查询结果和静态 Web 内容的副本，如果缓存被恶意篡改，可能会导致提供错误或恶意的响应，从而引发安全漏洞和数据泄露。此外，实现递归功能的缓存 DNS 服务器还可能被利用发起针对根域名服务器的拒绝服务攻击。

为了降低安全风险，缓存服务器需要进行适当的配置和维护。这包括确保缓存服务器软件的及时更新，并采取防火墙、访问控制等安全措施。对于内容分发网络（CDN）中的缓存服务器，提供商通常会实施内容验证、访问控制和监控等机制，以确保缓存内容的完整性和安全性。

互联网服务提供商通常会为用户提供集中的递归和缓存 DNS 服务器，这有助于集中管理和加强这些关键 DNS 基础设施组件的安全性。同时，将缓存服务器部署在 CDN 中也可以有效减轻源服务器的负载，提高响应速度，并通过分布式部署提高系统的可靠性。