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URLCache 设置不当影起的 App 故障

URLCache 设置不当影起的 App 故障

作者: 史克威尔 | 来源:发表于2017-03-09 17:10 被阅读0次

关于数据请求是几乎每个 App 会经常遇到的事,关于数据的 Request 与 Response 及 Cache 其实我们需要了解更多细节才能运用自如,排查问题更快。

很久之前,我时常遇到一部分用户能打开页面,一部用户却不能的情况。在排除网络,地域,机型,服务器状态完全正常的情况,一直无法解释其原因。客户也说不上来有什么区别,操作路径也是一样,只是过一段时间就自然恢复了,或重装等等解决。

直到最近的一次故障让我彻底将此类问题的原头分析了一遍,才有所顿悟。


故障

现象

服务�端因某种原因使所有 API 请求返回错误的,类似源代码的片段内容。几个小时后服务器恢复。不过部分用户使用时看到的仍然是出错页面,而其他用户又是正常。

影响范围

后来仔细分析发现,在服务器宕机的那段时间内,用户如果打开过 App ,则一直会看到出错页面。即使完全退出 App 再进入错误仍旧发生。如果这段时间内没有打开过 App 的用户,在之后打开的话,就会看到正常的页面。所以影响面是所有服务器出错这段时间内,打开过 App 的用户。

故障分析

表象分析

最初怀疑是不是服务器未完全恢复,这部分用户仍受到影响。或服务器给出了错误的缓存页面。后来通过查询网络请求日志,发现服务器未收到任何请求,包括网关服务器。 之后尝试让有此故障现象的设备重装 App ,结果发现一切又恢复正常。初步判断有可能是客户端缓存了页面,并将错误返回导致。但是这种错误页面或错误理伦上是不该有的,所以从源头开始排查。

数据请求 Request

数据请求,App 底层用的系统原生 URLRequest + URLSession 做的网络请求处理,所以排除第三库的问题。在 URLRequest 实例话的过程中,也没有设置特定的 cachePolicy ,所以也是默认的缓存策略。那关于系统的缓存策略有哪些,默认的缓存策略又是什么样的呢?

缓存策略 Cache

通过查询 API 我们发现有以下几种:useProtocolCachePolicy协议缓存(后面会详细介绍)。这是默认的

reloadIgnoringLocalCacheData  忽略本地缓存,也就是说不实用缓存,直接从原始资源加载。

reloadIgnoringLocalAndRemoteCacheData // Unimplemented在写这篇文章时 API 定义是"未实现",所以这个忽略

returnCacheDataElseLoad 无论缓存是否过期,都使用缓存,如果缓存不存在则请求原始资源地址

returnCacheDataDontLoad 只用缓存,不请求网络资源。可用于类似"离线状态"

reloadRevalidatingCacheData 从原始地址确认缓存数据的合法性后,缓存数据就可以使用,否则从原始资源请求从本例来看,我们使用了默认的协议缓存策略。下面来看看这个策略是如何工作的。

协议缓存NSURLRequestUseProtocolCachePolicy

我们引用了官方给出的一张流程图来详细解释这个过程

从上至下我们可以看一下整个过程

1. 如果缓存内容不存在,不用说,直接发起原始请求了

2. 如果缓存内容存在,确定是否每次从原始资源地址检查。这依赖于 Response Header 里cach-control指定的内容

常见的值有 private、public、no-store、no-cache、must-revalidate、max-age等。

no-cache: 告诉浏览器、缓存服务器,不管本地副本是否过期,使用资源副本前,一定要到源服务器进行副本有效性校验。

must-revalidate:告诉浏览器、缓存服务器,本地副本过期前,可以使用本地副本;本地副本一旦过期,必须去源服务器进行有效性校验。

本例中 Response Header 没有指定 must-revalidate,所以条件是否。

[Response Header]

3. 如果结果为是,则发起 HEAD request 请求,查看内容是否有变更,"是"则请求网络数据,如果否就用缓存

4. 如果上面的结果是否,则查看 Response 是否失效 (stale?)

这里的失效算法算是黑盒了,不过还好发现了这篇文章,描述了如何计算出这个失效期限。

// 首先是计算 freshness_lifetime

freshness_lifetime = (date_value - last_modified) * 10% =>

// 例如:

([Sat, 09 Apr 2016 10:26:51 GMT] - [Sun, 17 Jan 2016 14:15:33 GMT]) * 10% =>

[82 days, 19 hours, 11 minutes and 18 seconds] * 10% => 7,153,878 * 10% = 715388 seconds = 8 days 6 hours 43 minutes 8 seconds

// 然后判断 response 是否失效是根据 freshness lifetime 是否大于 current age

response_isfresh = (freshness_lifetime > current_age)

// 这里的 current age 是根据当前时间 now 减去 Response Header 里的 date_value 来的

current_age = now - date_value

5. 如果计算的结果是失效的 stale 是 true ,则去发送 issue request 请求。如果是否返回缓存数据

缓存文件 Cache File默认的缓存文件存在于 ~/(App Sandbox)/Library/Caches/(bundle id)... 目录下,我们可以看到有以下几个文件 :

Cache.db 就是缓存文件的sqlite数据库文件 打开后你会发现以下几张表

cfurl_cache_blob_data

cfurl_cache_response 表里就存有了请求的资源 key , 如 https://.... 。还有时间戳等

cfurl_cache_receiver_data 里存有了缓存的 Response

cfurl_cache_schema_version

在本例里你会发现缓存的错误数据都在那。

故障发生的原因通过我们现有的错误 Response header 头里,我们会发现1. 我们使用默认的缓存协议,所以它根据上面的 header 来判断是否使用缓存数据

2. 通过上面 stale 公式的计算,也正好还在有效期内

3. 通过打开缓存数据库文件我们也发现了这些错误的数据结果 所以它根本没有向服务器请求任何数据,导致了这些用户一直打开的是错误页面。

那为什么它会缓存错误结果,而不是将错误数据丢弃呢。从上面我们也可以发现 status code 是 200,也就是说它当成了正常返回数据将其缓存了。

解决

1. 避免缓存无效的 Response
    首先服务端对于错误的返回结果不能返回 200 status code
    客户端要做强校验,对于返回的不规范的格式或非业务所需,直接 removeCachedResponse,
3. 设置强制清理缓存机制
    可以由客户手动清理缓存,或由服务端控制清理
4. 区别对待不同的 API 请求 cache 策略
    客户端与服务端对不同的请求设定不同的缓存策略,比如配置下发那些是强制刷新不缓存的。不经常变的资源可以设置更长的缓存期限


参考资料

NSURLCache

iOS5 Built-In HTTP DiskCache

A Primer In Http–caching And Its–native Support–by–ios

NSURLCache Uses a Disk Cache as of iOS 5

工具

iOS SDK 原生抓包工具

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