Varnish是一款高性能、开源的缓存反向代理服务器。它从客户端接受请求，并尝试从缓存中响应请求，如果无法从缓存中提供响应，Varnish 向后端服务器发起请求，获取响应，将响应存储在缓存中，然后把响应发送给客户端。如果Varnish能够从Cache中响应一个请求，所消耗的时间是微秒级别的，这个响应速度比直接从HTTP服务器响应请求的速度要快两个数量级，缓存命中率越高，网站的访问速度就越快。
主要特性缓存位置：可以使用内存也可以使用磁盘，如果要使用磁盘的话推荐SSD做RAID1；
日志存储：日志也存储在内存中，存储策略：固定大小，循环使用；
支持虚拟内存的使用；
有精确的时间管理机制，即缓存的时间属性控制；
状态引擎架构：在不同的引擎上完成对不同的缓存和代理数据进行处理，可以通过特定的配置语言设计不同的控制语句，以决定数据在不同位置以不同方式缓存；
缓存管理：以二叉堆格式管理缓存数据，做到数据的及时清理。
系统架构
Varnish主要有两个进程：Management进程与Child进程（也称为Cache进程）。
Management进程：主要对子进程进行管理，实现应用新的配置、编译VCL、监控varnish、初始化varnish以及提供一个命令行接口等；Management进程会每隔几秒钟探测一下Child进程以判断其是否正常运行，如果在指定的时长内未得到Child进程的回应，Management将会重启此Child进程。
Child进程：生成线程池，负责对用户请求进行处理，并通过hash查找返回用户结果。
Child进程包含多种类型的线程，常见的有：
Accept线程：接收新的连接请求并响应；
Worker线程：child进程会为每个会话启动一个worker线程，因此在高并发的场景中可能会出现数百个worker线程甚至更多；
Object Expiry线程：从缓存中清理过期内容；
Commad line线程 : 管理接口；
Storage/hashing线程：缓存存储；
Log/stats线程：日志管理线程；
Backend Communication线程：管理后端主机线程。
日志为了与系统的其它部分进行交互，Child进程使用可以通过文件系统接口进行访问的共享内存日志（shared memory log），因此如果某线程需要记录信息，其仅需要持有一个锁，而后向共享内存中的某内存区域写入数据，再释放持有的锁即可；需要注意，为了减少竞争，每个worker线程都使用了日志数据缓存。
共享内存日志大小一般为90M，其分为两部分，前一部分为计数器，后半部分为客户端请求的数据。Varnish提供了多个不同的工具，如varnishlog、varnishncsa或varnishstat等来分析共享内存日志中的信息并能够以指定的方式进行显示。
算法Varnish的Director支持的挑选方法中主要有round-robin（轮询）和random（随机）两种。其中，round-robin类型没有任何参数，只需要为其指定各后端主机即可，并在某后端主机故障时不再将其视作挑选对象；random方法随机从可用后端主机中进行挑选，每一个后端主机都需要一个.weight参数指定其权重，同时还可以使用.retires参数来设定查找一个健康后端主机时的尝试次数。
Varnish2.1.0后，random挑选方法又多了两种变化形式client和hash。client类型的Director使用client.identity作为挑选因子，这意味着client.identity相同的请求都将被发送至同一个后端主机；client.identity默认为cliet.ip，但也可以在VCL中将其修改为所需要的标识符。类似地，hash类型的Director使用hash数据作为挑选因子，这意味着对同一个URL的请求将被发往同一个后端主机，其常用于多级缓存的场景中。无论是client还hash，当其倾向于使用后端主机不可用时将会重新挑选新的后端其机。
VCL工具Varnish Configuration Language(VCL)，Varnish配置缓存策略的工具，它是一种基于“域”(domain specific)的简单编程语言，可以使用运算符包括“ =、==、!、&& ”等，支持使用正则表达式进行字符串匹配，允许用户使用set自定义变量，支持if判断语句，也有内置的函数和变量等。VCL策略在启用前，会由management进程将其转换为C代码，而后再由gcc编译器将C代码编译成二进制程序，编译完成后management负责将其连接至varnish实例，即child进程。
后端存储Varnish支持多种不同类型的后端存储，这可以在varnishd启动时使用-s选项指定。后端存储的类型包括：
file：使用特定的文件存储全部的缓存数据，并通过操作系统的mmap()系统调用，将整个缓存文件映射至内存区域(如果条件允许)；
malloc：使用malloc()库调用在varnish启动时向操作系统申请指定大小的内存空间以存储缓存对象；
persistent(experimental)：与file的功能相同，但可以持久存储数据(即重启varnish数据时不会被清除)，但仍处于测试阶段。