Buforowanie to proces przechowywania często używanych danych w tymczasowej lokalizacji przechowywania (pamięci podręcznej) w celu skrócenia czasu potrzebnego do odzyskania danych z ich oryginalnego źródła.
Buforowanie to sposób przechowywania informacji, aby można było uzyskać do nich szybszy dostęp w przyszłości. To tak, jakby trzymać kopię często czytanej książki na stoliku nocnym zamiast iść do biblioteki za każdym razem, gdy chcesz ją przeczytać. W ten sam sposób, gdy odwiedzasz witrynę internetową, Twój komputer zapisze niektóre informacje o witrynie internetowej, aby przy następnej wizycie ładowała się ona szybciej.
Buforowanie to proces, który stał się integralną częścią naszego codziennego korzystania z Internetu. Jest to metoda przechowywania często używanych danych w pamięci podręcznej, która jest tymczasowym obszarem przechowywania. Ułatwia to szybszy dostęp do danych, poprawiając wydajność aplikacji i systemu. Buforowanie jest szeroko stosowane w przeglądarkach internetowych, serwerach i sieciach dostarczania treści.
Buforowanie umożliwia wydajne ponowne wykorzystanie wcześniej pobranych lub obliczonych danych, skracając w ten sposób czas potrzebny na uzyskanie dostępu do danych. Gdy zostanie wysłane żądanie dotyczące danych, do których wcześniej uzyskano dostęp, pamięć podręczna może odpowiedzieć na żądanie bezpośrednio, bez konieczności pobierania danych z podstawowej lokalizacji przechowywania. Skutkuje to krótszymi czasami reakcji i mniejszymi opóźnieniami. Buforowanie jest powszechnie stosowane na serwerach w celu poprawy wydajności witryny i może być zaimplementowane w pamięci RAM lub na dysku.
Ogólnie rzecz biorąc, buforowanie jest niezbędnym procesem, który zrewolucjonizował sposób, w jaki uzyskujemy dostęp do danych online. Stał się fundamentalną częścią nowoczesnej informatyki, umożliwiając nam szybszy i wydajniejszy dostęp do danych. Zmniejszając opóźnienia i poprawiając wydajność systemu, buforowanie stało się niezbędnym narzędziem zarówno dla firm, jak i osób prywatnych.
Co to jest buforowanie?
Definicja
Buforowanie to proces przechowywania często używanych danych w tymczasowym obszarze przechowywania zwanym pamięcią podręczną. Celem buforowania jest poprawa wydajności aplikacji i systemu poprzez skrócenie czasu potrzebnego na dostęp do danych. Kiedy wysyłane jest żądanie dotyczące danych przechowywanych w pamięci podręcznej, system może pobrać dane z pamięci podręcznej zamiast pobierania ich z oryginalnego źródła, co może być wolniejsze.
Jak działa buforowanie?
Kiedy wysyłane jest żądanie danych, system sprawdza pamięć podręczną, aby zobaczyć, czy dane już tam są przechowywane. Jeśli tak, system pobiera dane z pamięci podręcznej i podaje je użytkownikowi. Jeśli danych nie ma w pamięci podręcznej, system pobiera je z oryginalnego źródła i przechowuje w pamięci podręcznej do wykorzystania w przyszłości. Następnym razem, gdy zażądamy danych, zostaną one dostarczone z pamięci podręcznej, co jest szybsze niż pobranie ich z oryginalnego źródła.
Rodzaje buforowania
Istnieje kilka typów buforowania, w tym buforowanie pamięci, buforowanie w pamięci i buforowanie dysku. Buforowanie pamięci przechowuje dane w pamięci podręcznej systemu, co jest szybsze niż przechowywanie ich na dysku. Buforowanie w pamięci przechowuje dane w pamięci RAM systemu, co jest nawet szybsze niż buforowanie pamięci. Buforowanie dysku przechowuje dane na dysku, co jest wolniejsze niż buforowanie pamięci, ale może przechowywać więcej danych.
Buforowanie można również wykonać na różnych poziomach, w tym w przeglądarce internetowej, serwerze WWW, sieci CDN (Content Delivery Network) i serwerze źródłowym. Przeglądarki internetowe buforują kod HTML, obrazy i kod, aby zmniejszyć liczbę żądań kierowanych do serwera WWW. Serwery internetowe buforują dane odpowiedzi, aby zmniejszyć obciążenie procesora i poprawić wydajność aplikacji. Sieci CDN przechowują zawartość w pamięci podręcznej, aby zmniejszyć opóźnienia i poprawić wrażenia użytkownika. Serwery Origin buforują dane, aby zmniejszyć obciążenie serwerów zaplecza i poprawić wydajność aplikacji.
Interfejsy API mogą również używać buforowania w celu poprawy wydajności. Gdy wysyłane jest żądanie API, system może sprawdzić pamięć podręczną, aby zobaczyć, czy odpowiedź jest już tam przechowywana. Jeśli tak, system może obsłużyć odpowiedź z pamięci podręcznej zamiast ponownego przetwarzania żądania.
Podsumowując, buforowanie jest cenną techniką poprawiającą wydajność aplikacji i systemu poprzez skrócenie czasu potrzebnego na dostęp do często używanych danych. Dzięki przechowywaniu danych w pamięci podręcznej systemy mogą je szybciej pobierać i zmniejszać obciążenie serwerów zaplecza.
Korzyści z buforowania
Buforowanie to technika, która może przynieść aplikacjom wiele korzyści poprzez poprawę ich wydajności, zmniejszenie kosztów i zwiększenie przepustowości. Oto niektóre z najważniejszych zalet buforowania:
Lepsza wydajność
Jedną z głównych zalet buforowania jest to, że może znacznie poprawić wydajność aplikacji. Dzieje się tak, ponieważ odczytywanie danych z pamięci podręcznej w pamięci jest znacznie szybsze niż uzyskiwanie dostępu do danych z magazynu danych opartego na dysku. Przechowując często używane dane w pamięci RAM, buforowanie zmniejsza opóźnienia związane z dostępem do danych z wolniejszych, długoterminowych urządzeń pamięci masowej. Może to poprawić wrażenia użytkownika i zwiększyć wydajność krytycznych procesów biznesowych.
Opłacalne
Buforowanie może również pomóc w zmniejszeniu kosztów związanych z użyciem bazy danych. Dzięki przechowywaniu często używanych danych w pamięci buforowanie zmniejsza liczbę przypadków, w których dane muszą być pobierane z bazy danych. Może to pomóc w zmniejszeniu obciążenia serwera bazy danych, co z kolei może pomóc w zmniejszeniu użycia bazy danych i kosztów.
Większa przepustowość
Buforowanie może również pomóc zwiększyć przepustowość, czyli ilość danych, które system może przetworzyć w określonym czasie. Dzięki przechowywaniu często używanych danych w pamięci buforowanie może pomóc skrócić czas potrzebny do pobrania danych z bazy danych lub innego urządzenia pamięci masowej. Może to pomóc w zwiększeniu ogólnej przepustowości aplikacji.
Buforowanie może przybierać różne formy, w tym pamięć podręczną sieci Web, rozproszoną pamięć podręczną i pamięć podręczną w pamięci. Niektóre popularne rozwiązania do buforowania to Redis, Memcached i Hazelcast. Sieci dostarczania treści (CDN) wykorzystują również buforowanie do przechowywania często używanych treści w geograficznie rozproszonych lokalizacjach, skracając czas ładowania i chroniąc przed cyberatakami.
Ogólnie rzecz biorąc, buforowanie jest potężną techniką, która może przynieść aplikacjom wiele korzyści. Poprawiając wydajność, zmniejszając koszty i zwiększając przepustowość, buforowanie może pomóc w zapewnieniu szybkości, wydajności i niezawodności aplikacji.
Najlepsze praktyki buforowania
Buforowanie to potężne narzędzie do poprawy wydajności i skalowalności aplikacji internetowych. Aby jednak w pełni wykorzystać buforowanie, należy przestrzegać kilku najlepszych praktyk. W tej sekcji omówimy niektóre z najlepszych praktyk dotyczących buforowania.
Unieważnienie pamięci podręcznej
Unieważnianie pamięci podręcznej to proces usuwania nieaktualnych lub nieaktualnych danych z pamięci podręcznej. Ważne jest, aby unieważnić pamięć podręczną w przypadku zmiany danych, aby zapewnić aktualność danych w pamięci podręcznej. Istnieje kilka sposobów unieważnienia pamięci podręcznej:
- Czas życia (TTL): Ustaw limit czasu, przez jaki pamięć podręczna może przechowywać dane. Po wygaśnięciu TTL pamięć podręczna zostanie unieważniona.
- Nagłówek kontroli pamięci podręcznej: Użyj nagłówka Cache-Control, aby określić, jak długo pamięć podręczna może przechowywać dane. Tego nagłówka można również użyć do określenia innych ustawień związanych z pamięcią podręczną, takich jak to, czy pamięć podręczna może być współużytkowana przez wielu użytkowników lub czy pamięć podręczna powinna zostać ponownie sprawdzona przed udostępnieniem danych.
- Unieważnienie ręczne: Unieważnij pamięć podręczną ręcznie po zmianie danych. Można to zrobić, wysyłając żądanie do serwera z określonym nagłówkiem, który mówi serwerowi, aby unieważnił pamięć podręczną.
Zasady zastępowania pamięci podręcznej
Zasady zastępowania pamięci podręcznej określają, które elementy należy usunąć z pamięci podręcznej, gdy pamięć podręczna jest pełna. Istnieje kilka zasad zastępowania pamięci podręcznej, z których każda ma swoje zalety i wady. Niektóre z najczęstszych zasad to:
- Najmniej używany (LRU): Usuń ostatnio używany element z pamięci podręcznej.
- Pierwsze weszło, pierwsze wyszło (FIFO): Usuń najstarszy element z pamięci podręcznej.
- Najrzadziej używany (LFU): Usuń najrzadziej używany przedmiot z pamięci podręcznej.
Nagłówek kontroli pamięci podręcznej
Nagłówek Cache-Control to nagłówek HTTP, który kontroluje zachowanie buforowania. Można go użyć do określenia, jak długo pamięć podręczna może przechowywać dane, czy pamięć podręczna może być współużytkowana przez wielu użytkowników i czy pamięć podręczna powinna zostać ponownie sprawdzona przed udostępnieniem danych. Nagłówka Cache-Control można również użyć do określenia innych ustawień związanych z pamięcią podręczną, takich jak to, czy pamięć podręczna powinna przechowywać dane na dysku, czy w pamięci.
Inne uwagi
Wdrażając buforowanie, należy pamiętać o kilku innych kwestiach:
- Lokalizacja pamięci podręcznej: Zastanów się, gdzie przechowywać pamięć podręczną. Buforowanie może odbywać się w pamięci głównej, na dysku twardym lub w sieci dostarczania treści (CDN).
- Jednostka zarządzania pamięcią (MMU): Weź pod uwagę MMU podczas buforowania w pamięci głównej. MMU odpowiada za zarządzanie alokacją pamięci i może wpływać na wydajność pamięci podręcznej.
- Baza danych zaplecza: Podczas buforowania należy wziąć pod uwagę bazę danych zaplecza. Jeśli dane w pamięci podręcznej nie są synczsynchronizowany z wewnętrzną bazą danych, może prowadzić do niespójności.
- Buforowanie CDN: Rozważ buforowanie CDN podczas korzystania z CDN. Buforowanie CDN może poprawić wydajność pamięci podręcznej, przechowując dane bliżej użytkownika.
- Buforowanie DNS: Rozważ buforowanie DNS podczas korzystania z sieci CDN. Buforowanie DNS może zmniejszyć opóźnienia wyszukiwania DNS i poprawić wydajność pamięci podręcznej.
Podsumowując, buforowanie jest potężnym narzędziem poprawiającym wydajność i skalowalność aplikacji internetowych. Postępując zgodnie z najlepszymi praktykami dotyczącymi buforowania, takimi jak unieważnianie pamięci podręcznej, zasady zastępowania pamięci podręcznej i używanie nagłówka Cache-Control, można zapewnić wydajną i efektywną pamięć podręczną.
Technologie buforowania
Buforowanie to kluczowa technologia, która poprawia wydajność aplikacji poprzez skrócenie czasu odpowiedzi często używanych danych. Technologie buforowania można podzielić na cztery kategorie: buforowanie w pamięci, buforowanie proxy, buforowanie CDN i buforowanie przeglądarki.
Buforowanie w pamięci
Buforowanie w pamięci przechowuje często używane dane w pamięci tymczasowej, takiej jak DRAM, w celu skrócenia czasu wymaganego do pobrania danych z wolniejszych urządzeń pamięci masowej. Ta technologia jest używana w różnych aplikacjach, takich jak zarządzanie sesjami, magazyny danych klucz-wartość i bazy danych NoSQL. Buforowanie w pamięci może znacznie skrócić czas odpowiedzi aplikacji i poprawić wrażenia użytkownika.
Buforowanie proxy
Buforowanie proxy przechowuje często używane dane na serwerze proxy między klientem a serwerem. Kiedy klient żąda danych, serwer proxy sprawdza swoją pamięć podręczną, aby sprawdzić, czy żądane dane są dostępne. Jeśli dane są dostępne, serwer proxy zwraca je klientowi bez przekazywania żądania do serwera. Buforowanie serwera proxy może poprawić wydajność aplikacji, zmniejszając wykorzystanie przepustowości i czas odpowiedzi serwera.
Buforowanie CDN
Buforowanie CDN przechowuje często używane dane na wielu serwerach rozmieszczonych na całym świecie. Gdy klient żąda danych, serwer CDN znajdujący się najbliżej klienta zwraca dane. Buforowanie CDN może poprawić wydajność aplikacji poprzez skrócenie czasu odpowiedzi i wykorzystanie przepustowości serwera. Buforowanie CDN jest powszechnie stosowane w przypadku treści multimedialnych, takich jak obrazy i filmy.
Buforowanie przeglądarki
Buforowanie przeglądarki przechowuje często używane dane w przeglądarce klienta. Gdy klient żąda danych, przeglądarka sprawdza swoją pamięć podręczną, aby sprawdzić, czy żądane dane są dostępne. Jeśli dane są dostępne, przeglądarka zwraca je klientowi bez żądania ich od serwera. Buforowanie przeglądarki może poprawić wrażenia użytkownika, skracając czas odpowiedzi aplikacji i wykorzystanie przepustowości.
Technologie buforowania są niezbędne do poprawy wydajności aplikacji i skrócenia czasu odpowiedzi często używanych danych. Korzystając z technologii buforowania, programiści mogą znacznie poprawić wrażenia użytkownika i zmniejszyć wykorzystanie przepustowości serwera.
Więcej Reading
Buforowanie to proces przechowywania podzbioru danych w warstwie przechowywania danych o dużej szybkości, zwykle o charakterze przejściowym, dzięki czemu przyszłe żądania dotyczące tych danych są obsługiwane szybciej niż jest to możliwe przy dostępie do podstawowej lokalizacji przechowywania danych. Pozwala to na efektywne ponowne wykorzystanie wcześniej pobranych lub obliczonych danych (źródło: AWS). W informatyce pamięć podręczna to element sprzętowy lub programowy, który przechowuje dane, dzięki czemu przyszłe żądania tych danych mogą być obsługiwane szybciej. Dane przechowywane w pamięci podręcznej mogą być wynikiem wcześniejszych obliczeń lub kopią danych przechowywanych w innym miejscu (źródło: Wikipedia)).
Powiązane warunki dotyczące wydajności witryny