Hướng dẫn cài đặt Varnish cho Nginx/Apache trên CentOS/Ubuntu

Trong bài viết này mình sẽ hướng dẫn bạn cách cài đặt và sử dụng Varnish làm front-end cho Nginx hoặc Apache để cache các request HTTP nhanh hơn mà không cần phải nhờ đến webserver xử lý.

Varnish là một hệ thống cache được dùng để tăng tốc server, đặc biệt là với những hệ thống lớn, có trafic nhiều. Varnish hoạt động bằng cách cache nội dung page lên bộ nhớ RAM và ngay lập tức trả lại cho người dùng khi có yêu cầu mà không phải thông qua PHP hay MySQL xử lý.

Do sử dụng Memory để cache nên tốc độ truy xuất sẽ nhanh hơn rất nhiều so với Disk truyền thống, kể cả SSD. Bạn thử tưởng tượng với những website có lượng lớn dữ liệu, phương pháp cache thông thường sẽ tạo ra hàng vạn file .html trên ổ cứng, lúc đó PHP hoặc Nginx xử lý sẽ cực kỳ vất vả, tốn tài nguyên.

Varnish hoạt động rất tốt với những website có dữ liệu lớn, một số website lớn trên thế giới đang áp dụng Varnish như Wikipedia, The New York Times, The Guardian, Facebook, Twitter, Vimeo, Canh Me…

Một số nhà cung cấp shared hosting cũng hỗ trợ sẵn Varnish như StableHost, SiteGround (chỉ những gói cao cấp). Nếu không muốn cài đặt vất vả, bạn có thể sử dụng luôn hosting ở đây.

Quá trình cài đặt và cấu hình Varnish Cache khá phức tạp, tuy nhiên điều này rất đáng để thử vì sau khi hoàn thành, website của bạn chắc chắn load vù vù cho coi.

I. Cài đặt Varnish

Bạn cần cài đặt trước LEMP hoặc LAMP server trước khi tiến hành cài đặt Varnish.

Với Ubuntu

aptitude update && aptitude install varnish

Với CentOS 6

yum install epel-release
rpm --nosignature -i https://repo.varnish-cache.org/redhat/varnish-4.0.el6.rpm
yum install varnish

Với CentOS 7

yum install epel-release
yum install varnish

Sau khi cài đặt thành công, tùy thuộc vào OS mà bạn đang sử dụng mà Varnish có phiên bản khác nhau:

1. Ubuntu: 3.0.2-1
2. CentOS: v4.0.3

Việc xác định phiên bản Varnish rất quan trọng, vì Varnish 3.0 có cách cấu hình, tham số khác hoàn toàn Varnish 4.0. Bạn có thể kiểm tra phiên bản sau khi cài đặt xong bằng lệnh varnishd -V

varnishd (varnish-4.0.3 revision b8c4a34)
Copyright (c) 2006 Verdens Gang AS
Copyright (c) 2006-2014 Varnish Software AS

Kích hoạt Varnish tự động chạy

Với Ubuntu, CentOS 6.x

chkconfig --add varnish
chkconfig varnish on

Với CentOS 7.x

systemctl status varnish
systemctl enable varnish

II. Cấu hình Varnish

Có 2 file cấu hình bạn cần biết trước khi làm việc với Varnish:

1. File cấu hình tham số để Varnish hoạt động được

• /etc/sysconfig/varnish trên CentOS 6.x hoặc
• /etc/default/varnish trên Ubuntu hoặc
• /etc/varnish/varnish.params trên CentOS 7.

2. File cấu hình VCL (Varnish Configuration Language) chứa các rule caching, /etc/varnish/default.vcl

Quy trình tiến hành cấu hình Varnish như sau:

1. Thay đổi port để Varnish listen thành 80
2. Thay đổi port để Web server listen thành 8080, hoặc port bất kỳ bạn muốn
3. Varnish tự động kết nối đến web server khi có request

1. Cấu hình Varnish

VARNISH_VCL_CONF=/etc/varnish/default.vcl
VARNISH_LISTEN_ADDRESS=
VARNISH_LISTEN_PORT=80
VARNISH_MIN_THREADS=100
VARNISH_MAX_THREADS=5000
VARNISH_THREAD_TIMEOUT=120
VARNISH_STORAGE_SIZE=256M
VARNISH_STORAGE="malloc,${VARNISH_STORAGE_SIZE}"
VARNISH_SECRET_FILE=/etc/varnish/secret
VARNISH_TTL=120

VARNISH_STORAGE="malloc,512M"

Bạn có thể thay đổi một số tham số mình thấy tối ưu nhất cho Varnish như sau:

• thread_pool_min (VARNISH_MIN_THREADS) mặc định là 100, thay bằng 800/(số CPU Core). Ví dụ mình có 4 Core -> VARNISH_MIN_THREADS=200
• thread_pool_max (VARNISH_MAX_THREADS) mặc định 5000, tuyệt đối không cấu hình quá 5000

VARNISH_STORAGE có 2 loại là malloc và file. malloc lưu cache trên Memory, có tốc độ xử lý cao hơn nhiều so với file lưu trên ổ cứng.

Cấu hình file VCL cho Varnish 4 để hoạt động được với WordPress

Do mình sử dụng WordPress và CentOS nhiều nên có chuẩn bị được file cấu hình VLC tối ưu này, các bạn có thể tham khảo sử dụng.

nano /etc/varnish/default.vcl

Thay thế toàn bộ bằng nội dung sau:

vcl 4.0;

backend default {
    .host = "127.0.0.1";
    .port = "8080";
    .first_byte_timeout = 300s;
}

acl purge {
    "127.0.0.1";
}

sub vcl_recv {
        if (req.method == "PURGE") {
            if (!client.ip ~ purge) {
              return(synth(405,"Not allowed."));
            }

                if (req.http.X-Purge-Method == "regex") {
                        ban("req.url ~ " + req.url + " && req.http.host ~ " + req.http.host);
                        return (synth(200, "Banned."));
                } else {
                        return (purge);
                }
        }

        ### Do not Authorized requests.
        if (req.http.Authorization) {
                return(pass); // DO NOT CACHE
        }

        ### Pass any requests with the "If-None-Match" header directly.
        if (req.http.If-None-Match) {
                return(pass); // DO NOT CACHE
        }

        ### Do not cache AJAX requests.
        if (req.http.X-Requested-With == "XMLHttpRequest") {
                return(pass); // DO NOT CACHE
        }

        ### Only cache GET or HEAD requests. This makes sure the POST (and OPTIONS) requests are always passed.
        if (req.method != "GET" && req.method != "HEAD") {
                return (pass); // DO NOT CACHE
        }

        ### Static files: Do not cache PDF, XML, ... files (=static & huge and no use caching them - in all Vary: variations!)
        if (req.url ~ "\.(doc|mp3|pdf|tif|tiff|xml)(\?.*|)$") {
                return(pass); // DO NOT CACHE
        }

        # Unset the header for static files
        if (req.url ~ "\.(gif|jpg|jpeg|swf|ttf|css|js|flv|mp3|mp4|pdf|ico|png)(\?.*|)$") {
                unset req.http.cookie;
                set req.url = regsub(req.url, "\?.*$", "");
        }

        if (req.url ~ "\?(utm_(campaign|medium|source|term)|adParams|client|cx|eid|fbid|feed|ref(id|src)?|v(er|iew))=") {
                set req.url = regsub(req.url, "\?.*$", "");
        }

        if (req.url ~ "wp-(login|admin)" || req.url ~ "preview=true" || req.url ~ "xmlrpc.php") {
                return (pass);
        }

        if (req.http.cookie) {
                # Google Analytics
                set req.http.Cookie = regsuball( req.http.Cookie, "(^|;\s*)(__utm[a-z]+)=([^;]*)", "");
                set req.http.Cookie = regsuball( req.http.Cookie, "(^|;\s*)(_ga)=([^;]*)", "");

                # Quant Capital
                set req.http.Cookie = regsuball( req.http.Cookie, "(^|;\s*)(__qc[a-z]+)=([^;]*)", "");

                # __gad __gads
                set req.http.Cookie = regsuball( req.http.Cookie, "(^|;\s*)(__gad[a-z]+)=([^;]*)", "");

                # Google Cookie consent (client javascript cookie)
                set req.http.Cookie = regsuball( req.http.Cookie, "(^|;\s*)(displayCookieConsent)=([^;]*)", "");

                # Other known Cookies: remove them (if found).
                set req.http.Cookie = regsuball( req.http.Cookie, "(^|;\s*)(__CT_Data)=([^;]*)", "");
                set req.http.Cookie = regsuball( req.http.Cookie, "(^|;\s*)(WRIgnore|WRUID)=([^;]*)", "");


                # PostAction: Remove (once and if found) a ";" prefix followed by 0..n whitespaces.
                # INFO \s* = 0..n whitespace characters
                set req.http.Cookie = regsub( req.http.Cookie, "^;\s*", "" );

                # PostAction: Unset the header if it is empty or 0..n whitespaces.
                if ( req.http.cookie ~ "^\s*$" ) {
                        unset req.http.Cookie;
                }
        }
}

sub vcl_backend_response {
        if ( (!(bereq.url ~ "(wp-(login|admin)|login)")) || (bereq.method == "GET") ) {
                //unset beresp.http.set-cookie;
                set beresp.ttl = 1h;
        }
        # Remove some headers we never want to see
        unset beresp.http.Server;
        unset beresp.http.X-Powered-By;

        if (bereq.url ~ "\.(gif|jpg|jpeg|swf|ttf|css|js|flv|mp3|mp4|pdf|ico|png)(\?.*|)$") {
                unset beresp.http.cookie;
                set beresp.ttl = 365d;
        }

        set beresp.ttl = 10s;
        set beresp.grace = 1h;
}

sub vcl_deliver {
    if (obj.hits > 0) {
      set resp.http.X-Cache = "HIT";
    } else {
      set resp.http.X-Cache = "MISS";
    }
    set resp.http.Access-Control-Allow-Origin = "*";
    set resp.http.Server = "HocVPS Script";
}

Bạn có thể test cấu hình VCL với lệnh bên dưới, nếu không xuất hiện lỗi gì là ok. Thoát varnishd bằng cách nhấn Ctrl+C

varnishd -F -f /etc/varnish/default.vcl

Khi update file cấu hình default.vcl, các bạn có thể reload Varnish vẫn giữ nguyên cache sử dụng init.d scripts:

/etc/init.d/varnish reload

hoặc thông qua Varnish Reload VCL script

varnish_reload_vcl

2. Cấu hình Web server

– Tiếp theo hãy chỉnh sửa file cấu hình của Web server để thay đổi port listen từ 80 thành 8080

Nếu dùng Script thì bạn cấu hình lại toàn bộ tên miền ở folder /etc/nginx/conf.d/ chuyển listen 80; thành listen 127.0.0.1:8080;

– Điều chỉnh để hiển thị IP thật của visitor trong log file, thay vì 127.0.0.1.

Bạn hãy mở file cấu hình nginx:

nano /etc/nginx/nginx.conf

Thay đoạn log_format

        log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                     '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                     '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

bằng đoạn sau:

        set_real_ip_from        127.0.0.1;
        real_ip_header          X-Forwarded-For;
        log_format      main '$remote_addr - $remote_user [$time_local]  $status '
                '"$request" $body_bytes_sent "$http_referer" '
                '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

Cuối cùng hãy restart Varnish và Web server.

Giờ bạn có thể truy cập vào IP để check xem hệ thống đã hoạt động chưa rồi đó.

Nếu sử dụng WordPress bạn hãy cài đặt thêm plugin Varnish HTTP Purge để tự động xóa cache khi publish hoặc update bài viết.

Để kiểm tra các service nào đang listen port, ví dụ 80, bạn có thể sử dụng lệnh: netstat -lntp | grep 80.

III. Testing Varnish

Để biết được Varnish có đang hoạt động hay không bạn sử dụng lệnh bên dưới:

curl -I domain.com

Lần đầu tiên chạy, để ý dòng X-Varnish bạn sẽ thấy một số, ví dụ:

X-Varnish: 1482416538

hoặc X-Cache: MISS

Sử dụng lệnh bên trên lần thứ 2, nếu thấy xuất hiện 2 số tức là Varnish đã hoạt động rồi đó, ví dụ:

X-Varnish: 1482416539 1482416538

hoặc X-Cache: HIT

Ngoài ra, bạn cũng có thể sử dụng 2 công cụ:

1. varnishlog: xem Varnish logsreal time
2. varnishstat: hiển thị tình trạng cache Varnish

Chúc bạn  thành công!