การแคชเป็นกระบวนการของการจัดเก็บข้อมูลที่เข้าถึงบ่อยในตำแหน่งที่จัดเก็บชั่วคราว (แคช) เพื่อลดเวลาที่ใช้ในการดึงข้อมูลจากแหล่งดั้งเดิม
การแคชเป็นกระบวนการที่กลายเป็นส่วนสำคัญของประสบการณ์ออนไลน์ในชีวิตประจำวันของเรา เป็นวิธีการจัดเก็บข้อมูลที่เข้าถึงบ่อยในแคช ซึ่งเป็นพื้นที่จัดเก็บชั่วคราว ซึ่งช่วยให้เข้าถึงข้อมูลได้เร็วขึ้น ปรับปรุงประสิทธิภาพของแอปพลิเคชันและระบบ การแคชใช้กันอย่างแพร่หลายในเว็บเบราว์เซอร์ เซิร์ฟเวอร์ และเครือข่ายการส่งเนื้อหา
การแคชช่วยให้คุณนำข้อมูลที่ดึงมาหรือข้อมูลที่คำนวณไว้ก่อนหน้านี้กลับมาใช้ใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงลดเวลาที่ใช้ในการเข้าถึงข้อมูล เมื่อมีการร้องขอข้อมูลที่มีการเข้าถึงก่อนหน้านี้ แคชสามารถตอบสนองคำขอได้โดยตรง โดยไม่จำเป็นต้องดึงข้อมูลจากที่เก็บข้อมูลหลัก ส่งผลให้เวลาตอบสนองเร็วขึ้นและลดเวลาแฝง การแคชมักใช้ในเซิร์ฟเวอร์เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเว็บไซต์ และสามารถนำไปใช้ใน RAM หรือบนดิสก์
โดยรวมแล้ว การแคชเป็นกระบวนการสำคัญที่ปฏิวัติวิธีที่เราเข้าถึงข้อมูลออนไลน์ มันกลายเป็นส่วนพื้นฐานของคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ ทำให้เราสามารถเข้าถึงข้อมูลได้เร็วและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ด้วยการลดเวลาแฝงและปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบ การแคชจึงกลายเป็นเครื่องมือที่จำเป็นสำหรับธุรกิจและบุคคลทั่วไป
แคชคืออะไร
คำนิยาม
การแคชเป็นกระบวนการจัดเก็บข้อมูลที่ใช้บ่อยในพื้นที่จัดเก็บชั่วคราวที่เรียกว่าแคช เป้าหมายของการแคชคือเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของแอปพลิเคชันและระบบโดยการลดระยะเวลาที่ใช้ในการเข้าถึงข้อมูล เมื่อมีการร้องขอสำหรับข้อมูลที่จัดเก็บไว้ในแคช ระบบสามารถดึงข้อมูลจากแคชได้ แทนที่จะต้องดึงข้อมูลจากแหล่งดั้งเดิม ซึ่งอาจช้ากว่า
การแคชทำงานอย่างไร
เมื่อมีการร้องขอข้อมูล ระบบจะตรวจสอบแคชเพื่อดูว่าข้อมูลถูกเก็บไว้ที่นั่นแล้วหรือไม่ หากเป็นเช่นนั้น ระบบจะดึงข้อมูลจากแคชและให้บริการแก่ผู้ใช้ หากข้อมูลไม่อยู่ในแคช ระบบจะดึงข้อมูลจากแหล่งเดิมและจัดเก็บไว้ในแคชเพื่อใช้ในอนาคต ครั้งต่อไปที่มีการร้องขอข้อมูล ข้อมูลนั้นจะให้บริการจากแคช ซึ่งเร็วกว่าการดึงข้อมูลจากแหล่งดั้งเดิม
ประเภทของแคช
การแคชมีหลายประเภท ได้แก่ การแคชหน่วยความจำ การแคชในหน่วยความจำ และการแคชดิสก์ การแคชหน่วยความจำเก็บข้อมูลไว้ในหน่วยความจำแคชของระบบ ซึ่งเร็วกว่าการเก็บไว้ในดิสก์ การแคชในหน่วยความจำเก็บข้อมูลไว้ใน RAM ของระบบ ซึ่งเร็วกว่าการแคชหน่วยความจำด้วยซ้ำ การแคชดิสก์เก็บข้อมูลบนดิสก์ ซึ่งช้ากว่าการแคชหน่วยความจำ แต่สามารถเก็บข้อมูลได้มากกว่า
การแคชสามารถทำได้ในระดับต่างๆ รวมถึงเว็บเบราว์เซอร์ เว็บเซิร์ฟเวอร์ CDN (Content Delivery Network) และเซิร์ฟเวอร์ต้นทาง เว็บเบราว์เซอร์แคช HTML รูปภาพ และโค้ดเพื่อลดจำนวนคำขอไปยังเว็บเซิร์ฟเวอร์ ข้อมูลการตอบสนองแคชของเว็บเซิร์ฟเวอร์เพื่อลดภาระของ CPU และปรับปรุงประสิทธิภาพของแอปพลิเคชัน เนื้อหาแคชของ CDN เพื่อลดเวลาแฝงและปรับปรุงประสบการณ์ผู้ใช้ เซิร์ฟเวอร์ต้นทางแคชข้อมูลเพื่อลดภาระในเซิร์ฟเวอร์แบ็กเอนด์และปรับปรุงประสิทธิภาพของแอปพลิเคชัน
API ยังสามารถใช้การแคชเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพได้อีกด้วย เมื่อมีการร้องขอ API ระบบสามารถตรวจสอบแคชเพื่อดูว่าการตอบกลับถูกเก็บไว้ที่นั่นแล้วหรือไม่ หากเป็นเช่นนั้น ระบบสามารถให้บริการการตอบกลับจากแคชแทนการประมวลผลคำขออีกครั้ง
โดยสรุป การแคชเป็นเทคนิคที่มีประโยชน์ในการปรับปรุงประสิทธิภาพของแอปพลิเคชันและระบบโดยลดเวลาที่ใช้ในการเข้าถึงข้อมูลที่ใช้บ่อย ด้วยการจัดเก็บข้อมูลในแคช ระบบสามารถดึงข้อมูลได้เร็วขึ้นและลดภาระบนเซิร์ฟเวอร์ส่วนหลัง
ประโยชน์ของการแคช
การแคชเป็นเทคนิคที่สามารถนำประโยชน์มากมายมาสู่แอปพลิเคชันโดยการปรับปรุงประสิทธิภาพ ลดต้นทุน และเพิ่มปริมาณงาน นี่คือประโยชน์ที่สำคัญที่สุดบางประการของการแคช:
ปรับปรุงประสิทธิภาพ
ข้อดีอย่างหนึ่งของการแคชคือสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของแอปพลิเคชันได้อย่างมาก นี่เป็นเพราะการอ่านข้อมูลจากแคชในหน่วยความจำเร็วกว่าการเข้าถึงข้อมูลจากที่เก็บข้อมูลที่ขับเคลื่อนด้วยดิสก์ ด้วยการจัดเก็บข้อมูลที่เข้าถึงบ่อยไว้ใน RAM การแคชจะลดเวลาแฝงที่เกี่ยวข้องกับการเข้าถึงข้อมูลจากอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลที่ช้ากว่าและใช้งานได้นานขึ้น สิ่งนี้สามารถปรับปรุงประสบการณ์ของผู้ใช้และเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการทางธุรกิจที่สำคัญ
เราสร้างต้นทุนที่มีประสิทธิภาพคุ้มค่า
การแคชยังสามารถช่วยลดค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการใช้ฐานข้อมูล ด้วยการจัดเก็บข้อมูลที่เข้าถึงบ่อยไว้ในหน่วยความจำ การแคชจะลดจำนวนครั้งที่จำเป็นต้องดึงข้อมูลจากฐานข้อมูล สิ่งนี้สามารถช่วยลดภาระบนเซิร์ฟเวอร์ฐานข้อมูล ซึ่งจะช่วยลดการใช้ฐานข้อมูลและค่าใช้จ่ายได้
ปริมาณงานที่สูงขึ้น
การแคชยังสามารถช่วยเพิ่มทรูพุต ซึ่งเป็นจำนวนข้อมูลที่ระบบสามารถประมวลผลได้ในระยะเวลาที่กำหนด โดยการจัดเก็บข้อมูลที่เข้าถึงบ่อยไว้ในหน่วยความจำ การแคชสามารถช่วยลดระยะเวลาที่ใช้ในการดึงข้อมูลจากฐานข้อมูลหรืออุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลอื่นๆ สิ่งนี้สามารถช่วยเพิ่มปริมาณงานโดยรวมของแอปพลิเคชัน
การแคชสามารถมีได้หลายรูปแบบ รวมถึงเว็บแคช แคชแบบกระจาย และแคชในหน่วยความจำ โซลูชันการแคชยอดนิยมบางตัว ได้แก่ Redis, Memcached และ Hazelcast เครือข่ายการจัดส่งเนื้อหา (CDN) ยังใช้การแคชเพื่อจัดเก็บเนื้อหาที่เข้าถึงบ่อยในสถานที่กระจายทางภูมิศาสตร์ ลดเวลาในการโหลดและป้องกันการโจมตีทางไซเบอร์
โดยรวมแล้ว การแคชเป็นเทคนิคอันทรงพลังที่สามารถสร้างประโยชน์มากมายให้กับแอปพลิเคชัน ด้วยการปรับปรุงประสิทธิภาพ ลดต้นทุน และเพิ่มปริมาณงาน การแคชสามารถช่วยให้แน่ใจว่าแอปพลิเคชันจะรวดเร็ว มีประสิทธิภาพ และเชื่อถือได้
แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการแคช
การแคชเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงประสิทธิภาพและความสามารถในการปรับขนาดของเว็บแอปพลิเคชัน อย่างไรก็ตาม เพื่อใช้ประโยชน์จากการแคชอย่างเต็มที่ สิ่งสำคัญคือต้องปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดบางประการ ในส่วนนี้ เราจะพูดถึงแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการแคช
การตรวจสอบความถูกต้องของแคช
การทำให้แคชใช้ไม่ได้คือกระบวนการลบข้อมูลที่เก่าหรือล้าสมัยออกจากแคช สิ่งสำคัญคือต้องทำให้แคชใช้ไม่ได้เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงข้อมูล เพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลที่แคชเป็นปัจจุบัน มีหลายวิธีในการทำให้แคชใช้ไม่ได้:
- เวลาที่จะมีชีวิตอยู่ (TTL): กำหนดระยะเวลาที่แคชสามารถจัดเก็บข้อมูลได้ หลังจาก TTL หมดอายุ แคชจะใช้งานไม่ได้
- ส่วนหัวของการควบคุมแคช: ใช้ส่วนหัว Cache-Control เพื่อระบุระยะเวลาที่แคชสามารถจัดเก็บข้อมูลได้ ส่วนหัวนี้ยังสามารถใช้เพื่อระบุการตั้งค่าอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับแคช เช่น แคชสามารถใช้ร่วมกันระหว่างผู้ใช้หลายคนหรือไม่ หรือควรตรวจสอบความถูกต้องของแคชอีกครั้งก่อนให้บริการข้อมูลหรือไม่
- การตรวจสอบความถูกต้องด้วยตนเอง: ทำให้แคชใช้ไม่ได้ด้วยตนเองเมื่อข้อมูลเปลี่ยนแปลง ซึ่งสามารถทำได้โดยส่งคำขอไปยังเซิร์ฟเวอร์ที่มีส่วนหัวเฉพาะที่บอกให้เซิร์ฟเวอร์ทำให้แคชใช้ไม่ได้
นโยบายการเปลี่ยนแคช
นโยบายการแทนที่แคชกำหนดรายการที่ควรลบออกจากแคชเมื่อแคชเต็ม มีนโยบายการแทนที่แคชหลายประการ แต่ละนโยบายมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง นโยบายทั่วไปบางส่วน ได้แก่ :
- ใช้น้อยที่สุด (LRU): ลบรายการที่ใช้ล่าสุดออกจากแคช
- เข้าก่อนออกก่อน (FIFO): ลบรายการที่เก่าที่สุดออกจากแคช
- ใช้บ่อยน้อยที่สุด (LFU): ลบรายการที่ใช้บ่อยน้อยที่สุดออกจากแคช
ส่วนหัวของการควบคุมแคช
ส่วนหัวการควบคุมแคชเป็นส่วนหัว HTTP ที่ควบคุมพฤติกรรมการแคช สามารถใช้เพื่อระบุระยะเวลาที่แคชสามารถจัดเก็บข้อมูล แคชสามารถแบ่งปันระหว่างผู้ใช้หลายคนหรือไม่ และควรตรวจสอบความถูกต้องของแคชอีกครั้งก่อนให้บริการข้อมูลหรือไม่ นอกจากนี้ยังสามารถใช้ส่วนหัวของ Cache-Control เพื่อระบุการตั้งค่าเกี่ยวกับแคชอื่นๆ เช่น แคชควรเก็บข้อมูลไว้ในดิสก์หรือในหน่วยความจำ
ควรพิจารณาอื่น ๆ
เมื่อใช้การแคช มีข้อควรพิจารณาอื่นๆ อีกหลายประการที่ควรคำนึงถึง:
- ตำแหน่งแคช: พิจารณาตำแหน่งที่จะเก็บแคช การแคชสามารถทำได้ในหน่วยความจำหลัก บนฮาร์ดไดรฟ์ หรือบนเครือข่ายการส่งเนื้อหา (CDN)
- หน่วยจัดการหน่วยความจำ (MMU): พิจารณา MMU เมื่อทำการแคชในหน่วยความจำหลัก MMU มีหน้าที่จัดการการจัดสรรหน่วยความจำและอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของแคช
- ฐานข้อมูล Back-End: พิจารณาฐานข้อมูลส่วนหลังเมื่อทำการแคช หากข้อมูลในแคชไม่มี syncเชื่อมโยงกับฐานข้อมูลส่วนหลัง มันสามารถนำไปสู่ความไม่สอดคล้องกัน
- แคช CDN: พิจารณาการแคช CDN เมื่อใช้ CDN การแคช CDN สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของแคชได้โดยการจัดเก็บข้อมูลใกล้กับผู้ใช้มากขึ้น
- การแคช DNS: พิจารณาการแคช DNS เมื่อใช้ CDN การแคช DNS สามารถลดเวลาแฝงของการค้นหา DNS และปรับปรุงประสิทธิภาพของแคช
โดยสรุป การแคชเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสำหรับการปรับปรุงประสิทธิภาพและความสามารถในการปรับขนาดของเว็บแอปพลิเคชัน เมื่อปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการแคช เช่น การทำให้แคชใช้ไม่ได้ นโยบายการแทนที่แคช และการใช้ส่วนหัวการควบคุมแคช คุณจะมั่นใจได้ว่าแคชของคุณมีประสิทธิภาพและประสิทธิผล
เทคโนโลยีการแคช
การแคชเป็นเทคโนโลยีสำคัญที่ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของแอปพลิเคชันโดยลดเวลาตอบสนองของข้อมูลที่เข้าถึงบ่อย เทคโนโลยีการแคชสามารถแบ่งออกได้เป็นสี่ประเภท: การแคชในหน่วยความจำ การแคชพร็อกซี การแคช CDN และการแคชเบราว์เซอร์
การแคชในหน่วยความจำ
การแคชในหน่วยความจำเก็บข้อมูลที่เข้าถึงบ่อยไว้ในหน่วยความจำชั่วคราว เช่น DRAM เพื่อลดเวลาที่ต้องใช้ในการดึงข้อมูลจากอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลที่ช้าลง เทคโนโลยีนี้ใช้ในแอปพลิเคชันต่างๆ เช่น การจัดการเซสชัน ที่เก็บข้อมูลคีย์-ค่า และฐานข้อมูล NoSQL การแคชในหน่วยความจำสามารถลดเวลาตอบสนองของแอปพลิเคชันได้อย่างมาก และปรับปรุงประสบการณ์ผู้ใช้
การแคชพร็อกซี
Proxy Caching เก็บข้อมูลที่เข้าถึงบ่อยบนพร็อกซีเซิร์ฟเวอร์ระหว่างไคลเอ็นต์และเซิร์ฟเวอร์ เมื่อไคลเอนต์ร้องขอข้อมูล พร็อกซีเซิร์ฟเวอร์จะตรวจสอบแคชเพื่อดูว่าข้อมูลที่ร้องขอนั้นมีอยู่หรือไม่ หากข้อมูลมีอยู่ พร็อกซีเซิร์ฟเวอร์จะส่งคืนไปยังไคลเอ็นต์โดยไม่ส่งต่อคำขอไปยังเซิร์ฟเวอร์ Proxy Caching สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของแอปพลิเคชันโดยลดการใช้แบนด์วิธและเวลาตอบสนองของเซิร์ฟเวอร์
แคช CDN
CDN Caching เก็บข้อมูลที่เข้าถึงบ่อยบนเซิร์ฟเวอร์หลายเครื่องที่กระจายอยู่ทั่วโลก เมื่อไคลเอนต์ร้องขอข้อมูล เซิร์ฟเวอร์ CDN ที่อยู่ใกล้ไคลเอ็นต์ที่สุดจะส่งคืนข้อมูล การแคช CDN สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของแอปพลิเคชันโดยลดเวลาตอบสนองและการใช้แบนด์วิธของเซิร์ฟเวอร์ โดยทั่วไปแล้วการแคช CDN ใช้สำหรับเนื้อหามัลติมีเดีย เช่น รูปภาพและวิดีโอ
เบราว์เซอร์แคช
Browser Caching เก็บข้อมูลที่เข้าถึงบ่อยบนเบราว์เซอร์ของลูกค้า เมื่อไคลเอนต์ร้องขอข้อมูล เบราว์เซอร์จะตรวจสอบแคชเพื่อดูว่าข้อมูลที่ร้องขอนั้นมีอยู่หรือไม่ หากมีข้อมูลอยู่ เบราว์เซอร์จะส่งคืนข้อมูลนั้นไปยังไคลเอนต์โดยไม่ต้องร้องขอจากเซิร์ฟเวอร์ การแคชเบราว์เซอร์สามารถปรับปรุงประสบการณ์ของผู้ใช้โดยการลดเวลาตอบสนองของแอปพลิเคชันและการใช้แบนด์วิธ
เทคโนโลยีการแคชมีความจำเป็นสำหรับการปรับปรุงประสิทธิภาพของแอปพลิเคชัน และลดเวลาตอบสนองของข้อมูลที่เข้าถึงบ่อย ด้วยการใช้เทคโนโลยีการแคช นักพัฒนาสามารถปรับปรุงประสบการณ์ผู้ใช้ได้อย่างมาก และลดการใช้แบนด์วิธของเซิร์ฟเวอร์
อ่านเพิ่มเติม
การแคชเป็นกระบวนการของการจัดเก็บข้อมูลชุดย่อยในเลเยอร์การจัดเก็บข้อมูลความเร็วสูง ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเกิดขึ้นชั่วคราว เพื่อให้คำขอในอนาคตสำหรับข้อมูลนั้นได้รับบริการเร็วกว่าที่เป็นไปได้โดยการเข้าถึงตำแหน่งที่เก็บข้อมูลหลักของข้อมูล ซึ่งช่วยให้สามารถนำข้อมูลที่ดึงมาหรือคำนวณไว้ก่อนหน้านี้กลับมาใช้ใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ (ที่มา: AWS). ในการคำนวณ แคชคือส่วนประกอบฮาร์ดแวร์หรือซอฟต์แวร์ที่เก็บข้อมูลเพื่อให้คำขอในอนาคตสำหรับข้อมูลนั้นสามารถให้บริการได้เร็วขึ้น ข้อมูลที่เก็บไว้ในแคชอาจเป็นผลมาจากการคำนวณก่อนหน้านี้หรือสำเนาของข้อมูลที่เก็บไว้ที่อื่น (ที่มา: วิกิพีเดีย))
ข้อกำหนดประสิทธิภาพของเว็บไซต์ที่เกี่ยวข้อง