التخزين المؤقت هو عملية تخزين البيانات التي يتم الوصول إليها بشكل متكرر في موقع تخزين مؤقت (ذاكرة تخزين مؤقت) لتقليل الوقت المستغرق لاسترداد البيانات من مصدرها الأصلي.
التخزين المؤقت هو وسيلة لتخزين المعلومات بحيث يمكن الوصول إليها بسرعة أكبر في المستقبل. يشبه الاحتفاظ بنسخة من كتاب تقرأه كثيرًا على منضدة السرير بدلاً من الاضطرار إلى الذهاب إلى المكتبة في كل مرة تريد قراءته. بالطريقة نفسها ، عند زيارة أحد مواقع الويب ، سيقوم جهاز الكمبيوتر الخاص بك بتخزين بعض معلومات موقع الويب بحيث يمكن تحميله بشكل أسرع في المرة التالية التي تزورها.
التخزين المؤقت هو عملية أصبحت جزءًا لا يتجزأ من تجربتنا اليومية عبر الإنترنت. إنها طريقة لتخزين البيانات التي يتم الوصول إليها بشكل متكرر في ذاكرة تخزين مؤقت ، وهي منطقة تخزين مؤقتة. هذا يسهل الوصول السريع إلى البيانات ، وتحسين أداء التطبيق والنظام. يستخدم التخزين المؤقت على نطاق واسع في متصفحات الويب والخوادم وشبكات توصيل المحتوى.
يتيح لك التخزين المؤقت إعادة استخدام البيانات المحسوبة أو المسترجعة مسبقًا بكفاءة ، وبالتالي تقليل الوقت المستغرق للوصول إلى البيانات. عند تقديم طلب للحصول على بيانات تم الوصول إليها مسبقًا ، يمكن لذاكرة التخزين المؤقت الاستجابة للطلب مباشرة ، دون الحاجة إلى استرداد البيانات من موقع التخزين الأساسي الخاص بها. ينتج عن هذا أوقات استجابة أسرع وتقليل زمن الوصول. يستخدم التخزين المؤقت بشكل شائع في الخوادم لتحسين أداء موقع الويب ويمكن تنفيذه في ذاكرة الوصول العشوائي أو على قرص.
بشكل عام ، يعد التخزين المؤقت عملية أساسية أحدثت ثورة في طريقة وصولنا إلى البيانات عبر الإنترنت. لقد أصبح جزءًا أساسيًا من الحوسبة الحديثة ، مما يسمح لنا بالوصول إلى البيانات بشكل أسرع وأكثر كفاءة. من خلال تقليل زمن الوصول وتحسين أداء النظام ، أصبح التخزين المؤقت أداة أساسية للشركات والأفراد على حدٍ سواء.
ما هو التخزين المؤقت؟
تعريف
التخزين المؤقت هو عملية تخزين البيانات المستخدمة بشكل متكرر في منطقة تخزين مؤقتة تسمى ذاكرة التخزين المؤقت. الهدف من التخزين المؤقت هو تحسين أداء التطبيق والنظام من خلال تقليل مقدار الوقت المستغرق للوصول إلى البيانات. عند تقديم طلب للبيانات المخزنة في ذاكرة التخزين المؤقت ، يمكن للنظام استرداد البيانات من ذاكرة التخزين المؤقت بدلاً من الاضطرار إلى جلبها من مصدرها الأصلي ، والذي يمكن أن يكون أبطأ.
كيف يعمل التخزين المؤقت؟
عند تقديم طلب للبيانات ، يتحقق النظام من ذاكرة التخزين المؤقت لمعرفة ما إذا كانت البيانات مخزنة بالفعل هناك. إذا كان الأمر كذلك ، فإن النظام يسترد البيانات من ذاكرة التخزين المؤقت ويقدمها للمستخدم. إذا لم تكن البيانات في ذاكرة التخزين المؤقت ، يقوم النظام باستردادها من مصدرها الأصلي وتخزينها في ذاكرة التخزين المؤقت لاستخدامها في المستقبل. في المرة التالية التي يتم فيها طلب البيانات ، سيتم تقديمها من ذاكرة التخزين المؤقت ، وهي أسرع من جلبها من مصدرها الأصلي.
أنواع التخزين المؤقت
هناك عدة أنواع من التخزين المؤقت ، بما في ذلك التخزين المؤقت للذاكرة والتخزين المؤقت في الذاكرة والتخزين المؤقت على القرص. يخزن التخزين المؤقت للذاكرة البيانات في ذاكرة التخزين المؤقت للنظام ، وهي أسرع من تخزينها على القرص. يخزن التخزين المؤقت في الذاكرة البيانات في ذاكرة الوصول العشوائي للنظام ، وهو أسرع من التخزين المؤقت للذاكرة. يخزن التخزين المؤقت على القرص البيانات على القرص ، وهو أبطأ من التخزين المؤقت للذاكرة ولكن يمكنه تخزين المزيد من البيانات.
يمكن أيضًا إجراء التخزين المؤقت على مستويات مختلفة ، بما في ذلك متصفح الويب وخادم الويب و CDN (شبكة توصيل المحتوى) وخادم الأصل. تقوم مستعرضات الويب بتخزين HTML والصور والرمز المؤقت لتقليل عدد الطلبات إلى خادم الويب. تقوم خوادم الويب بتخزين بيانات الاستجابة مؤقتًا لتقليل الحمل على وحدة المعالجة المركزية وتحسين أداء التطبيق. محتوى ذاكرة التخزين المؤقت لشبكات CDN لتقليل زمن الوصول وتحسين تجربة المستخدم. تقوم خوادم المنشأ بتخزين البيانات مؤقتًا لتقليل الحمل على خوادم الواجهة الخلفية وتحسين أداء التطبيق.
يمكن لواجهات برمجة التطبيقات أيضًا استخدام التخزين المؤقت لتحسين الأداء. عند إجراء طلب واجهة برمجة التطبيقات ، يمكن للنظام التحقق من ذاكرة التخزين المؤقت لمعرفة ما إذا كانت الاستجابة مخزنة بالفعل هناك. إذا كان الأمر كذلك ، يمكن للنظام تقديم الاستجابة من ذاكرة التخزين المؤقت بدلاً من معالجة الطلب مرة أخرى.
في الختام ، يعد التخزين المؤقت تقنية قيمة لتحسين أداء التطبيق والنظام من خلال تقليل الوقت المستغرق للوصول إلى البيانات المستخدمة بشكل متكرر. من خلال تخزين البيانات في ذاكرة تخزين مؤقت ، يمكن للأنظمة استرداد البيانات بشكل أسرع وتقليل الحمل على خوادم الواجهة الخلفية.
فوائد التخزين المؤقت
التخزين المؤقت عبارة عن تقنية يمكن أن تجلب العديد من الفوائد للتطبيقات من خلال تحسين أدائها وخفض التكاليف وزيادة الإنتاجية. فيما يلي بعض أهم فوائد التخزين المؤقت:
تحسين الأداء
تتمثل إحدى الفوائد الأساسية للتخزين المؤقت في أنه يمكن أن يحسن أداء التطبيقات بشكل كبير. وذلك لأن قراءة البيانات من ذاكرة التخزين المؤقت في الذاكرة تكون أسرع بكثير من الوصول إلى البيانات من مخزن البيانات المستند إلى القرص. من خلال تخزين البيانات التي يتم الوصول إليها بشكل متكرر في ذاكرة الوصول العشوائي ، يقلل التخزين المؤقت من زمن الوصول المرتبط بالوصول إلى البيانات من أجهزة تخزين أبطأ وطويلة المدى. هذا يمكن أن يعزز تجربة المستخدم ويزيد من كفاءة العمليات التجارية الهامة.
فعاله من حيث التكلفه
يمكن أن يساعد التخزين المؤقت أيضًا في تقليل التكاليف المرتبطة باستخدام قاعدة البيانات. من خلال تخزين البيانات التي يتم الوصول إليها بشكل متكرر في الذاكرة ، يقلل التخزين المؤقت من عدد المرات التي تحتاج فيها البيانات إلى الاسترداد من قاعدة البيانات. يمكن أن يساعد هذا في تقليل الحمل على خادم قاعدة البيانات ، والذي بدوره يمكن أن يساعد في تقليل استخدام قاعدة البيانات وتكاليفها.
إنتاجية أعلى
يمكن أن يساعد التخزين المؤقت أيضًا في زيادة الإنتاجية ، وهي كمية البيانات التي يمكن معالجتها بواسطة نظام في فترة زمنية معينة. من خلال تخزين البيانات التي يتم الوصول إليها بشكل متكرر في الذاكرة ، يمكن أن يساعد التخزين المؤقت في تقليل مقدار الوقت الذي يستغرقه استرداد البيانات من قاعدة بيانات أو جهاز تخزين آخر. يمكن أن يساعد هذا في زيادة الإنتاجية الإجمالية للتطبيق.
يمكن أن يتخذ التخزين المؤقت أشكالًا عديدة ، بما في ذلك ذاكرة التخزين المؤقت على الويب وذاكرة التخزين المؤقت الموزعة وذاكرة التخزين المؤقت في الذاكرة. تتضمن بعض حلول التخزين المؤقت الشائعة Redis و Memcached و Hazelcast. تستخدم شبكات توصيل المحتوى (CDNs) أيضًا التخزين المؤقت لتخزين المحتوى الذي يتم الوصول إليه بشكل متكرر في المواقع الموزعة جغرافيًا ، مما يقلل أوقات التحميل والحماية من الهجمات الإلكترونية.
بشكل عام ، يعد التخزين المؤقت تقنية قوية يمكن أن تحقق العديد من الفوائد للتطبيقات. من خلال تحسين الأداء وخفض التكاليف وزيادة الإنتاجية ، يمكن أن يساعد التخزين المؤقت في ضمان أن تكون التطبيقات سريعة وفعالة وموثوقة.
أفضل ممارسات التخزين المؤقت
يعد التخزين المؤقت أداة قوية لتحسين أداء تطبيقات الويب وقابليتها للتوسع. ومع ذلك ، للاستفادة الكاملة من التخزين المؤقت ، من المهم اتباع بعض أفضل الممارسات. في هذا القسم ، سنناقش بعضًا من أفضل الممارسات للتخزين المؤقت.
إبطال ذاكرة التخزين المؤقت
إبطال ذاكرة التخزين المؤقت هو عملية إزالة البيانات القديمة أو القديمة من ذاكرة التخزين المؤقت. من المهم إبطال ذاكرة التخزين المؤقت عندما تتغير البيانات ، للتأكد من تحديث البيانات المخزنة مؤقتًا. هناك عدة طرق لإبطال ذاكرة التخزين المؤقت:
- مدة البقاء (TTL): عيِّن حدًا زمنيًا للمدة التي يمكن لذاكرة التخزين المؤقت تخزين البيانات فيها. بعد انتهاء مدة البقاء (TTL) ، سيتم إبطال ذاكرة التخزين المؤقت.
- رأس التحكم في ذاكرة التخزين المؤقت: استخدم رأس Cache-Control لتحديد المدة التي يمكن لذاكرة التخزين المؤقت تخزين البيانات فيها. يمكن أيضًا استخدام هذا الرأس لتحديد الإعدادات الأخرى المتعلقة بالذاكرة المؤقتة ، مثل ما إذا كان يمكن مشاركة ذاكرة التخزين المؤقت بين عدة مستخدمين أو ما إذا كان يجب إعادة التحقق من ذاكرة التخزين المؤقت قبل تقديم البيانات.
- إبطال يدوي: قم بإلغاء صلاحية ذاكرة التخزين المؤقت يدويًا عندما تتغير البيانات. يمكن القيام بذلك عن طريق إرسال طلب إلى الخادم برأس محدد يخبر الخادم بإبطال ذاكرة التخزين المؤقت.
سياسات استبدال ذاكرة التخزين المؤقت
تحدد سياسات استبدال ذاكرة التخزين المؤقت العناصر التي يجب إزالتها من ذاكرة التخزين المؤقت عندما تكون ذاكرة التخزين المؤقت ممتلئة. هناك العديد من سياسات استبدال ذاكرة التخزين المؤقت ، ولكل منها مزاياها وعيوبها. بعض السياسات الأكثر شيوعًا هي:
- الأقل استخدامًا مؤخرًا (LRU): قم بإزالة العنصر الأقل استخدامًا مؤخرًا من ذاكرة التخزين المؤقت.
- أول ما يدخل أولًا يخرج (FIFO): قم بإزالة العنصر الأقدم من ذاكرة التخزين المؤقت.
- الأقل استخدامًا (LFU): قم بإزالة العنصر الأقل استخدامًا من ذاكرة التخزين المؤقت.
رأس التحكم في ذاكرة التخزين المؤقت
رأس Cache-Control هو رأس HTTP يتحكم في سلوك التخزين المؤقت. يمكن استخدامه لتحديد المدة التي يمكن لذاكرة التخزين المؤقت تخزين البيانات فيها ، وما إذا كان يمكن مشاركة ذاكرة التخزين المؤقت بين عدة مستخدمين ، وما إذا كان يجب إعادة التحقق من ذاكرة التخزين المؤقت قبل تقديم البيانات. يمكن أيضًا استخدام رأس Cache-Control لتحديد الإعدادات الأخرى ذات الصلة بالذاكرة المؤقتة ، مثل ما إذا كان يجب على ذاكرة التخزين المؤقت تخزين البيانات على القرص أو في الذاكرة.
اعتبارات أخرى
عند تنفيذ التخزين المؤقت ، هناك عدة اعتبارات أخرى يجب وضعها في الاعتبار:
- موقع ذاكرة التخزين المؤقت: ضع في اعتبارك مكان تخزين ذاكرة التخزين المؤقت. يمكن إجراء التخزين المؤقت في الذاكرة الرئيسية أو على القرص الصلب أو على شبكة توصيل المحتوى (CDN).
- وحدة إدارة الذاكرة (MMU): ضع في الاعتبار MMU عند التخزين المؤقت في الذاكرة الرئيسية. تعد MMU مسؤولة عن إدارة تخصيص الذاكرة ويمكن أن تؤثر على أداء ذاكرة التخزين المؤقت.
- قاعدة البيانات الخلفية: ضع في اعتبارك قاعدة البيانات الخلفية عند التخزين المؤقت. إذا كانت البيانات الموجودة في ذاكرة التخزين المؤقت ليست كذلك syncمتناسق مع قاعدة البيانات الخلفية ، يمكن أن يؤدي إلى تناقضات.
- تخزين CDN: ضع في اعتبارك التخزين المؤقت لـ CDN عند استخدام CDN. يمكن أن يؤدي التخزين المؤقت لـ CDN إلى تحسين أداء ذاكرة التخزين المؤقت عن طريق تخزين البيانات بالقرب من المستخدم.
- تخزين DNS المؤقت: ضع في اعتبارك التخزين المؤقت لـ DNS عند استخدام CDN. يمكن أن يقلل التخزين المؤقت لنظام أسماء النطاقات من زمن انتقال عمليات بحث DNS ويحسن أداء ذاكرة التخزين المؤقت.
في الختام ، يعد التخزين المؤقت أداة قوية لتحسين أداء تطبيقات الويب وقابليتها للتوسع. باتباع أفضل الممارسات للتخزين المؤقت ، مثل إبطال ذاكرة التخزين المؤقت ، وسياسات استبدال ذاكرة التخزين المؤقت ، واستخدام رأس Cache-Control ، يمكنك التأكد من أن ذاكرة التخزين المؤقت الخاصة بك فعالة وفعالة.
تقنيات التخزين المؤقت
يعد التخزين المؤقت تقنية مهمة تعمل على تحسين أداء التطبيق عن طريق تقليل وقت الاستجابة للبيانات التي يتم الوصول إليها بشكل متكرر. يمكن تصنيف تقنيات التخزين المؤقت إلى أربع فئات: التخزين المؤقت في الذاكرة والتخزين المؤقت للوكيل والتخزين المؤقت لـ CDN والتخزين المؤقت للمستعرض.
ذاكرة التخزين المؤقت
يخزن التخزين المؤقت في الذاكرة البيانات التي يتم الوصول إليها بشكل متكرر في الذاكرة المؤقتة ، مثل DRAM ، لتقليل الوقت المطلوب لاسترداد البيانات من أجهزة التخزين الأبطأ. تُستخدم هذه التقنية في تطبيقات مختلفة ، مثل إدارة الجلسات ومخازن بيانات القيمة الرئيسية وقواعد بيانات NoSQL. يمكن أن يؤدي التخزين المؤقت في الذاكرة إلى تقليل وقت استجابة التطبيق بشكل كبير وتحسين تجربة المستخدم.
التخزين المؤقت الوكيل
يخزن التخزين المؤقت الوكيل البيانات التي يتم الوصول إليها بشكل متكرر على خادم وكيل بين العميل والخادم. عندما يطلب العميل البيانات ، يتحقق الخادم الوكيل من ذاكرة التخزين المؤقت الخاصة به لمعرفة ما إذا كانت البيانات المطلوبة متاحة. في حالة توفر البيانات ، يقوم الخادم الوكيل بإعادتها إلى العميل دون إعادة توجيه الطلب إلى الخادم. يمكن للتخزين المؤقت للوكيل تحسين أداء التطبيق عن طريق تقليل استخدام النطاق الترددي ووقت استجابة الخادم.
تخزين CDN
يخزن CDN Caching البيانات التي يتم الوصول إليها بشكل متكرر على خوادم متعددة موزعة في جميع أنحاء العالم. عندما يطلب العميل البيانات ، يقوم خادم CDN الأقرب إلى العميل بإرجاع البيانات. يمكن للتخزين المؤقت لـ CDN تحسين أداء التطبيق عن طريق تقليل وقت الاستجابة واستخدام النطاق الترددي للخادم. يستخدم CDN Caching بشكل شائع لمحتوى الوسائط المتعددة ، مثل الصور ومقاطع الفيديو.
التخزين المؤقت للمتصفح
يخزن متصفح التخزين المؤقت البيانات التي يتم الوصول إليها بشكل متكرر على متصفح العميل. عندما يطلب العميل البيانات ، يتحقق المتصفح من ذاكرة التخزين المؤقت الخاصة به لمعرفة ما إذا كانت البيانات المطلوبة متاحة. في حالة توفر البيانات ، يقوم المتصفح بإعادتها إلى العميل دون طلبها من الخادم. يمكن للتخزين المؤقت للمتصفح تحسين تجربة المستخدم عن طريق تقليل وقت استجابة التطبيق واستخدام النطاق الترددي.
تعد تقنيات التخزين المؤقت ضرورية لتحسين أداء التطبيق وتقليل وقت الاستجابة للبيانات التي يتم الوصول إليها بشكل متكرر. باستخدام تقنيات التخزين المؤقت ، يمكن للمطورين تحسين تجربة المستخدم بشكل كبير وتقليل استخدام النطاق الترددي للخادم.
أكثر قراءة
التخزين المؤقت هو عملية تخزين مجموعة فرعية من البيانات في طبقة تخزين بيانات عالية السرعة ، وعادةً ما تكون عابرة بطبيعتها ، بحيث يتم تقديم الطلبات المستقبلية لهذه البيانات بشكل أسرع مما هو ممكن عن طريق الوصول إلى موقع التخزين الأساسي للبيانات. يسمح هذا بإعادة الاستخدام الفعال للبيانات المحسوبة أو المسترجعة مسبقًا (المصدر: AWS). في الحوسبة ، ذاكرة التخزين المؤقت هي أحد مكونات الأجهزة أو البرامج التي تخزن البيانات بحيث يمكن تقديم الطلبات المستقبلية لهذه البيانات بشكل أسرع. قد تكون البيانات المخزنة في ذاكرة التخزين المؤقت نتيجة لعملية حسابية سابقة أو نسخة من البيانات المخزنة في مكان آخر (المصدر: ويكيبيديا)).
شروط أداء موقع الويب ذات الصلة