ウェブパフォーマンス最適化の世界では、速度が重要です。ユーザーはウェブサイトが瞬時に読み込まれることを期待し、検索エンジンは高速に読み込まれるサイトを優先します。ここでVarnishが登場します。これは、ウェブサイトの速度とスケーラビリティを劇的に向上させるために設計された強力なHTTPアクセラレーターです。しかし、Varnishとは正確には何であり、HTTPパフォーマンスを向上させるためにどのように役立つのでしょうか？

Varnishとは？

Varnish（Varnish Cacheとも呼ばれます）は、高性能なウェブアプリケーションアクセラレーターで、しばしばリバースプロキシキャッシングサーバーと呼ばれます。これは、ユーザーとウェブサーバーの間に位置し、HTTPレスポンス（HTMLページ、画像、スクリプトなど）のコピーを保存して、繰り返しのリクエストに対してはるかに迅速に応答できるようにします。

従来のウェブサーバー（ApacheやNGINXなど）とは異なり、Varnishはコンテンツを迅速にキャッシュして配信するために特別に設計されています。これは、高トラフィックのウェブサイト、メディア企業、そして迅速なコンテンツ配信を必要とするeコマースプラットフォームで一般的に使用されています。

Varnishはどのように機能しますか？

Varnishは、メモリ内にHTTPレスポンスをキャッシュすることによって機能します。ユーザーがページをリクエストすると：

  1. 初回リクエスト：Varnishはリクエストをバックエンドサーバー（例：ApacheまたはNGINX）に転送します。

  2. バックエンドがレスポンスを生成し、それをVarnishに送信します。

  3. Varnishはレスポンスをメモリに保存（キャッシュ）します。

  4. その後、Varnishはこのレスポンスをユーザーに提供します。

  5. その後のリクエストは、キャッシュから直接提供され、バックエンドを完全にバイパスします。

これにより、サーバーの負荷が軽減され、コンテンツ配信が大幅に高速化されます。

Varnishを使用する主な利点

  • ロード時間の改善：Varnishはキャッシュされたページをミリ秒単位で提供し、ページの読み込み速度を大幅に向上させます。

  • バックエンド負荷の軽減：キャッシュからのトラフィックの大部分を処理することにより、Varnishはあなたのウェブサーバーがより複雑で動的なリクエストを処理できるようにします。

  • 高いスケーラビリティ：Varnishは1秒あたり数千のリクエストを処理できるように設計されており、高トラフィックのウェブサイトに最適です。

  • 柔軟な設定：内蔵のVarnish Configuration Language（VCL）を使用して、コンテンツがどのようにキャッシュ、削除、または配信されるかを微調整できます。

  • より良いユーザー体験：ページの読み込みが速いほど、ユーザーは満足し、バウンス率が低下します。

Varnishを使用してHTTPパフォーマンスを改善する方法

Varnishを始めるための簡単なアプローチは次のとおりです：

1. Varnishをインストールする

VarnishはほとんどのLinuxディストリビューションでパッケージマネージャーを介してインストールできます。例えば：

sudo apt install varnish # Debian/Ubuntu
sudo yum install varnish # CentOS/RHEL

2. Varnishを設定する

Varnishをバックエンドサーバーにポイントし、通常は/etc/varnish/default.vclにあるVCLファイルでキャッシングルールを定義する必要があります。

例のスニペット：

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

これにより、Varnishはポート8080で実行されているウェブサーバーにリクエストを転送するようになります。

3. ポート設定を更新する

デフォルトでは、Varnishはポート6081でリッスンしますが、これはHTTPトラフィックのための非標準ポートです。本番環境では、Varnishをポート80でリッスンするように設定し、ウェブサーバー（ApacheやNginxなど）を異なるポート、通常は8080を使用するように調整することが一般的です。これにより、Varnishはポート80で受信したHTTPリクエストを処理し、コンテンツをキャッシュし、ポート8080のウェブサーバーにリクエストを転送します。

例：

  1. Varnishのリッスンポートを変更する
    Varnish設定ファイル（通常は/etc/varnish/default.vclにあります）を開き、リッスンポートを80に設定します：

    # /etc/varnish/default.vcl

    # Listen on port 80 (HTTP standard port)
    backend default {
    .host = "127.0.0.1";
    .port = "8080"; # Your web server will listen on port 8080
    }

  2. ウェブサーバー（Apache/Nginx）をポート8080で設定する
    もしApacheを使用している場合、Listenディレクティブを/etc/apache2/ports.confで変更して、ポート8080でリッスンするようにします：

    Listen 8080

    もしNginxを使用している場合、serverブロックを調整してポート8080でリッスンするようにします：

    server {
    listen 8080;
    server_name example.com;
    # Other configurations
    }

  3. Varnishとウェブサーバーを再起動する
    これらの変更を行った後、Varnishとウェブサーバーを再起動して新しい設定を適用します：

    sudo systemctl restart varnish
    sudo systemctl restart apache2 # Or nginx

これで、Varnishはポート80で受信したリクエストを処理し、ポート8080のウェブサーバーに転送し、そこでコンテンツが生成されて提供されます。

4. キャッシング動作をカスタマイズする

Varnishは、Varnish Configuration Language (VCL)を使用して、コンテンツがどのようにキャッシュされるかをカスタマイズできます。VCLは、特定のコンテンツをキャッシュから除外したり、クッキーを処理したり、削除ルールを設定したりするなど、キャッシング動作を細かく制御することを可能にします。

例1： キャッシュからコンテンツを除外する

特定のページやリソースをキャッシュから除外するには、VCLファイル内で条件を使用します。たとえば、動的ページやショッピングカート、ユーザープロフィールなどの機密データをキャッシュしないようにすることができます。

sub vcl_recv {
if (req.url ~ "^/cart" || req.url ~ "^/user-profile") {
return (pass); # Skip caching for cart or profile pages
}
}

この例では：

  • /cartまたは/user-profileを含むURLのページはキャッシュされず、動的生成のためにバックエンドサーバーに直接渡されます。

例2： 特定のクッキーでコンテンツをキャッシュする

特定のクッキーに基づいてコンテンツをキャッシュすることができ、これはコンテンツをパーソナライズするのに役立ちます。たとえば、特定のクッキーを持つログインユーザーのためだけにコンテンツをキャッシュしたい場合、キャッシングロジックを次のように変更できます：

sub vcl_recv {
if (req.http.Cookie ~ "session_id") {
return (hash); # Cache for logged-in users only
}
}

この例では：

  • リクエストにsession_idクッキーが含まれているかどうかを確認します。存在する場合、Varnishはログインユーザーのためにコンテンツをキャッシュし、クッキーを持たないユーザーのためにはキャッシュを無視します。

例3： 削除ルールを設定する

特定のキャッシュされたコンテンツが古くなった後に削除したい場合（たとえば、記事が更新されたとき）、purgeコマンドを使用してこれを行うことができます。

sub vcl_hit {
if (obj.status == 200 && req.url ~ "/news/") {
# Purge cached news article after it has been updated
return (purge);
}
}

この例では：

  • ニュース記事が更新されたときにキャッシュされたコンテンツを削除し、ユーザーが常に最新のバージョンを見ることができるようにします。

5. 監視と最適化

Varnishが最適に機能していることを確認するために、定期的にそのパフォーマンスを監視し、キャッシュヒット率を分析することが重要です。Varnishは、パフォーマンス監視のためのさまざまなツール（varnishstat、varnishlog、およびVarnish Administration Console (VAC)）を提供しています。

例1： メトリクスのためのvarnishstatの使用

varnishlogは、キャッシュヒット率、メモリ使用量、バックエンド応答時間など、Varnishのパフォーマンスを分析するための重要なメトリクスを提供します。これを使用して、キャッシング設定がどれほど効果的であるかを監視できます。

varnishstat

このコマンドは、次のようなさまざまな統計を表示します：

  • cache_hit：キャッシュから提供されたリクエストの数。

  • cache_miss：バックエンドに転送されたリクエストの数。

  • backend_conn：バックエンドサーバーへの接続数。

これらのメトリクスを使用して、キャッシング戦略の効果を評価し、パフォーマンスを向上させるために必要に応じて調整できます。

例2： 詳細なログのためのvarnishlogの使用

varnishlogは、各リクエストとVarnishとの相互作用の詳細なログを提供します。これは、トラブルシューティングや特定のリクエストがキャッシュから提供される理由やバックエンドに転送される理由を理解するのに役立ちます。

varnishlog

このコマンドは、次のような詳細なログを提供します：

  • リクエストがキャッシュから提供されたか、バックエンドに渡されたか。

  • 特定のリソースに対するキャッシュヒットまたはミス。

  • 削除イベントやキャッシュとの他の相互作用。

例3： Varnish Administration Console (VAC)の使用

Varnish Administration Console (VAC)は、Varnishインスタンスを管理および監視するためのウェブベースのインターフェースです。VACは、リアルタイムの統計、ログデータ、およびキャッシュ情報をユーザーフレンドリーなグラフィカルインターフェースで提供します。

  • VACには、http://your_server_ip:6082（VACのデフォルトポート）に移動することでアクセスできます。

  • VACを使用してキャッシュのパフォーマンスを追跡し、VCLコードを最適化し、見たメトリクスに基づいてキャッシング戦略を微調整します。

Varnishのユースケース

  • メディアウェブサイト：画像やニュース記事などの静的アセットを高速で配信します。

  • eコマースプラットフォーム：商品リストやカテゴリページの読み込みを高速化します。

  • ニュースと出版：速報ニュースイベント中のトラフィックの急増を処理します。

  • APIアクセラレーション：バックエンド負荷を軽減するために読み取り重視のAPIエンドポイントをキャッシュします。

結論

Varnishは、高いパフォーマンスとスケーラビリティを要求するウェブインフラストラクチャにとって強力なソリューションです。繰り返しのHTTPリクエストをバックエンドからオフロードし、キャッシュされたコンテンツを瞬時に配信することで、Varnishはページ速度を向上させ、サーバーの負担を軽減し、ユーザー体験を向上させるのに役立ちます。

もしあなたのウェブサイトがかなりのトラフィックを処理している場合や、単により良いパフォーマンスと信頼性を目指している場合、Varnishをスタックに統合することは戦略的な前進です。