Кэширование — это процесс хранения часто используемых данных во временном хранилище (кеше) для сокращения времени, необходимого для извлечения данных из исходного источника.
Кэширование — это способ хранения информации для более быстрого доступа к ней в будущем. Это все равно, что держать копию книги, которую вы часто читаете, на прикроватной тумбочке вместо того, чтобы идти в библиотеку каждый раз, когда вы хотите ее прочитать. Точно так же, когда вы посещаете веб-сайт, ваш компьютер будет хранить часть информации о веб-сайте, чтобы при следующем посещении он загружался быстрее.
Кэширование — это процесс, который стал неотъемлемой частью нашей повседневной работы в Интернете. Это метод хранения часто используемых данных в кэше, который представляет собой область временного хранения. Это облегчает более быстрый доступ к данным, повышая производительность приложений и системы. Кэширование широко используется в веб-браузерах, серверах и сетях доставки контента.
Кэширование позволяет эффективно повторно использовать ранее извлеченные или вычисленные данные, тем самым сокращая время, необходимое для доступа к данным. Когда делается запрос данных, к которым ранее обращались, кэш может ответить на запрос напрямую, без необходимости извлекать данные из основного хранилища. Это приводит к более быстрому времени отклика и уменьшению задержки. Кэширование обычно используется на серверах для повышения производительности веб-сайта и может быть реализовано в оперативной памяти или на диске.
В целом, кэширование — это важный процесс, который произвел революцию в способах доступа к данным в Интернете. Он стал фундаментальной частью современных вычислений, позволяя нам получать доступ к данным быстрее и эффективнее. Благодаря уменьшению задержки и повышению производительности системы кэширование стало важным инструментом как для бизнеса, так и для частных лиц.
Что такое кеширование?
Определение
Кэширование — это процесс хранения часто используемых данных во временном хранилище, называемом кешем. Цель кэширования — повысить производительность приложений и системы за счет сокращения времени, необходимого для доступа к данным. При запросе данных, хранящихся в кеше, система может извлечь данные из кеша вместо того, чтобы извлекать их из исходного источника, что может быть медленнее.
Как работает кэширование?
Когда делается запрос данных, система проверяет кэш, чтобы убедиться, что данные уже там сохранены. Если это так, система извлекает данные из кеша и передает их пользователю. Если данных нет в кеше, система извлекает их из исходного источника и сохраняет в кеше для будущего использования. В следующий раз, когда данные будут запрошены, они будут предоставлены из кеша, что быстрее, чем получение их из исходного источника.
Типы кеширования
Существует несколько типов кэширования, включая кэширование в памяти, кэширование в памяти и кэширование на диске. Кэширование памяти сохраняет данные в кэш-памяти системы, что быстрее, чем их хранение на диске. Кэширование в памяти сохраняет данные в оперативной памяти системы, что даже быстрее, чем кэширование в памяти. Кэширование диска сохраняет данные на диске, что медленнее, чем кэширование в памяти, но может хранить больше данных.
Кэширование также может выполняться на разных уровнях, включая веб-браузер, веб-сервер, CDN (сеть доставки контента) и исходный сервер. Веб-браузеры кэшируют HTML, изображения и код, чтобы уменьшить количество запросов к веб-серверу. Веб-серверы кэшируют данные ответов, чтобы снизить нагрузку на ЦП и повысить производительность приложений. CDN кэшируют контент, чтобы уменьшить задержку и улучшить взаимодействие с пользователем. Исходные серверы кэшируют данные, чтобы снизить нагрузку на внутренние серверы и повысить производительность приложений.
API также могут использовать кэширование для повышения производительности. Когда делается запрос API, система может проверить кеш, чтобы увидеть, сохранен ли там ответ. Если это так, система может обслужить ответ из кеша вместо повторной обработки запроса.
В заключение следует отметить, что кэширование является ценным методом повышения производительности приложений и систем за счет сокращения времени, необходимого для доступа к часто используемым данным. Сохраняя данные в кэше, системы могут быстрее извлекать данные и снижать нагрузку на внутренние серверы.
Преимущества кэширования
Кэширование — это метод, который может принести приложениям многочисленные преимущества за счет повышения их производительности, снижения затрат и увеличения пропускной способности. Вот некоторые из наиболее важных преимуществ кэширования:
Улучшенная производительность
Одним из основных преимуществ кэширования является то, что оно может значительно повысить производительность приложений. Это связано с тем, что чтение данных из кэша в памяти выполняется намного быстрее, чем доступ к данным из хранилища данных на диске. Сохраняя часто используемые данные в ОЗУ, кэширование уменьшает задержку, связанную с доступом к данным с более медленных устройств хранения с более длительным сроком службы. Это может улучшить взаимодействие с пользователем и повысить эффективность критически важных бизнес-процессов.
Экономически эффективным
Кэширование также может помочь снизить затраты, связанные с использованием базы данных. Сохраняя часто используемые данные в памяти, кэширование сокращает количество раз, которое необходимо извлечь данные из базы данных. Это может помочь снизить нагрузку на сервер базы данных, что, в свою очередь, может помочь сократить использование базы данных и затраты.
Более высокая пропускная способность
Кэширование также может помочь увеличить пропускную способность, то есть количество данных, которое может быть обработано системой за заданный промежуток времени. Сохраняя часто используемые данные в памяти, кэширование может помочь сократить время, необходимое для извлечения данных из базы данных или другого устройства хранения. Это может помочь увеличить общую пропускную способность приложения.
Кэширование может принимать разные формы, включая веб-кэш, распределенный кеш и кеш в памяти. Некоторые популярные решения для кэширования включают Redis, Memcached и Hazelcast. Сети доставки контента (CDN) также используют кэширование для хранения часто используемого контента в географически распределенных местах, сокращая время загрузки и защищая от кибератак.
В целом, кэширование — это мощный метод, который может принести приложениям множество преимуществ. Повышая производительность, снижая затраты и увеличивая пропускную способность, кэширование может помочь обеспечить скорость, эффективность и надежность приложений.
Лучшие практики кэширования
Кэширование — это мощный инструмент для повышения производительности и масштабируемости веб-приложений. Однако, чтобы полностью использовать кэширование, важно следовать некоторым рекомендациям. В этом разделе мы обсудим некоторые из лучших практик кэширования.
Инвалидация кеша
Инвалидация кеша — это процесс удаления устаревших или устаревших данных из кеша. Важно аннулировать кэш при изменении данных, чтобы обеспечить актуальность кэшированных данных. Есть несколько способов аннулировать кеш:
- Время жизни (TTL): установите ограничение по времени, в течение которого кэш может хранить данные. По истечении TTL кэш будет аннулирован.
- Заголовок управления кэшем: используйте заголовок Cache-Control, чтобы указать, как долго кэш может хранить данные. Этот заголовок также может использоваться для указания других параметров, связанных с кешем, например, может ли кеш совместно использоваться несколькими пользователями или следует ли повторно проверять кеш перед обслуживанием данных.
- Ручная недействительность: аннулировать кеш вручную при изменении данных. Это можно сделать, отправив запрос на сервер с определенным заголовком, который сообщает серверу о недействительности кеша.
Политики замены кэша
Политики замены кэша определяют, какие элементы должны быть удалены из кэша, когда кэш заполнен. Существует несколько политик замены кэша, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. Некоторые из наиболее распространенных политик:
- Наименее недавно использованные (LRU): удалить из кэша наименее использовавшийся элемент.
- Первый пришел - первый ушел (FIFO): удалить самый старый элемент из кэша.
- Наименее часто используемые (LFU): удалить наименее часто используемый элемент из кэша.
Заголовок управления кэшем
Заголовок Cache-Control — это HTTP-заголовок, управляющий кэшированием. Его можно использовать, чтобы указать, как долго кеш может хранить данные, может ли кеш совместно использоваться несколькими пользователями и должен ли кеш повторно проверяться перед обслуживанием данных. Заголовок Cache-Control также можно использовать для указания других параметров, связанных с кэшем, например, должен ли кэш хранить данные на диске или в памяти.
Другие соображения
При внедрении кэширования необходимо учитывать несколько других соображений:
- Расположение кэша: Подумайте, где хранить кеш. Кэширование может выполняться в основной памяти, на жестком диске или в сети доставки контента (CDN).
- Блок управления памятью (MMU): учитывать MMU при кэшировании в основной памяти. MMU отвечает за управление распределением памяти и может влиять на производительность кэша.
- Серверная база данных: при кэшировании учитывайте внутреннюю базу данных. Если данные в кэше не syncв сочетании с серверной базой данных это может привести к несоответствиям.
- Кэширование CDN: учитывайте кэширование CDN при использовании CDN. Кэширование CDN может повысить производительность кэша за счет хранения данных ближе к пользователю.
- Кэширование DNS: учитывайте кэширование DNS при использовании CDN. Кэширование DNS может уменьшить задержку поиска DNS и повысить производительность кэша.
В заключение, кэширование — это мощный инструмент для повышения производительности и масштабируемости веб-приложений. Следуя рекомендациям по кэшированию, таким как аннулирование кеша, политики замены кеша и использование заголовка Cache-Control, вы можете обеспечить эффективность и действенность своего кеша.
Технологии кэширования
Кэширование — это важнейшая технология, которая повышает производительность приложений за счет сокращения времени отклика часто используемых данных. Технологии кэширования можно разделить на четыре категории: кэширование в памяти, прокси-кэширование, кэширование CDN и кэширование браузера.
Кэширование в памяти
Кэширование в памяти сохраняет часто используемые данные во временной памяти, такой как DRAM, чтобы сократить время, необходимое для извлечения данных из более медленных устройств хранения. Эта технология используется в различных приложениях, таких как управление сеансами, хранилища данных типа «ключ-значение» и базы данных NoSQL. Кэширование в памяти может значительно сократить время отклика приложения и улучшить взаимодействие с пользователем.
Кэширование прокси
Кэширование прокси хранит часто используемые данные на прокси-сервере между клиентом и сервером. Когда клиент запрашивает данные, прокси-сервер проверяет свой кэш, чтобы узнать, доступны ли запрошенные данные. Если данные доступны, прокси-сервер возвращает их клиенту, не перенаправляя запрос на сервер. Прокси-кэширование может повысить производительность приложений за счет сокращения использования полосы пропускания и времени отклика сервера.
Кэширование CDN
Кэширование CDN хранит часто используемые данные на нескольких серверах, распределенных по всему миру. Когда клиент запрашивает данные, сервер CDN, ближайший к клиенту, возвращает данные. Кэширование CDN может повысить производительность приложений за счет сокращения времени отклика и использования пропускной способности сервера. Кэширование CDN обычно используется для мультимедийного контента, такого как изображения и видео.
Кэширование браузера
Кэширование браузера сохраняет часто используемые данные в браузере клиента. Когда клиент запрашивает данные, браузер проверяет свой кэш, чтобы узнать, доступны ли запрошенные данные. Если данные доступны, браузер возвращает их клиенту, не запрашивая их у сервера. Кэширование браузера может улучшить взаимодействие с пользователем за счет сокращения времени отклика приложения и использования полосы пропускания.
Технологии кэширования необходимы для повышения производительности приложений и сокращения времени отклика часто используемых данных. Используя технологии кэширования, разработчики могут значительно улучшить взаимодействие с пользователем и сократить использование пропускной способности сервера.
Более Чтение
Кэширование — это процесс хранения подмножества данных на уровне высокоскоростного хранилища данных, обычно временного по своей природе, чтобы будущие запросы на эти данные обслуживались быстрее, чем это возможно при доступе к основному месту хранения данных. Это позволяет эффективно повторно использовать ранее извлеченные или вычисленные данные (источник: AWS). В вычислениях кеш — это аппаратный или программный компонент, который хранит данные, чтобы будущие запросы на эти данные могли обслуживаться быстрее. Данные, хранящиеся в кэше, могут быть результатом более ранних вычислений или копией данных, хранящихся в другом месте (источник: Википедия.)).
Связанные термины производительности веб-сайта