Bộ nhớ đệm là quá trình lưu trữ dữ liệu được truy cập thường xuyên ở một vị trí lưu trữ tạm thời (bộ đệm) để giảm thời gian truy xuất dữ liệu từ nguồn ban đầu.
Bộ nhớ đệm là một cách lưu trữ thông tin để có thể truy cập nhanh hơn trong tương lai. Nó giống như giữ một bản sao của cuốn sách bạn thường đọc trên bàn cạnh giường ngủ thay vì phải đến thư viện mỗi khi bạn muốn đọc nó. Theo cách tương tự, khi bạn truy cập một trang web, máy tính của bạn sẽ lưu trữ một số thông tin của trang web để lần sau bạn truy cập, nó có thể tải nhanh hơn.
Bộ nhớ đệm là một quá trình đã trở thành một phần không thể thiếu trong trải nghiệm trực tuyến hàng ngày của chúng tôi. Đó là một phương pháp lưu trữ dữ liệu được truy cập thường xuyên trong bộ đệm, đây là vùng lưu trữ tạm thời. Điều này tạo điều kiện truy cập dữ liệu nhanh hơn, cải thiện hiệu suất của ứng dụng và hệ thống. Bộ nhớ đệm được sử dụng rộng rãi trong trình duyệt web, máy chủ và mạng phân phối nội dung.
Bộ nhớ đệm cho phép bạn tái sử dụng hiệu quả dữ liệu đã truy xuất hoặc tính toán trước đó, do đó giảm thời gian truy cập dữ liệu. Khi một yêu cầu được đưa ra đối với dữ liệu đã được truy cập trước đó, bộ nhớ đệm có thể phản hồi trực tiếp yêu cầu đó mà không cần truy xuất dữ liệu từ vị trí lưu trữ chính của nó. Điều này dẫn đến thời gian phản hồi nhanh hơn và giảm độ trễ. Bộ nhớ đệm thường được sử dụng trong các máy chủ để cải thiện hiệu suất của trang web và có thể được triển khai trong RAM hoặc trên đĩa.
Nhìn chung, bộ nhớ đệm là một quy trình thiết yếu đã cách mạng hóa cách chúng ta truy cập dữ liệu trực tuyến. Nó đã trở thành một phần cơ bản của máy tính hiện đại, cho phép chúng ta truy cập dữ liệu nhanh hơn và hiệu quả hơn. Bằng cách giảm độ trễ và cải thiện hiệu suất hệ thống, bộ nhớ đệm đã trở thành một công cụ thiết yếu cho các doanh nghiệp cũng như cá nhân.
Bộ nhớ đệm là gì?
Định nghĩa
Bộ nhớ đệm là quá trình lưu trữ dữ liệu được sử dụng thường xuyên trong vùng lưu trữ tạm thời được gọi là bộ đệm. Mục tiêu của bộ nhớ đệm là cải thiện hiệu suất của ứng dụng và hệ thống bằng cách giảm lượng thời gian cần thiết để truy cập dữ liệu. Khi một yêu cầu được thực hiện đối với dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ đệm, hệ thống có thể truy xuất dữ liệu từ bộ nhớ đệm thay vì phải tìm nạp từ nguồn ban đầu, việc này có thể chậm hơn.
Bộ nhớ đệm hoạt động như thế nào?
Khi yêu cầu dữ liệu được thực hiện, hệ thống sẽ kiểm tra bộ đệm để xem liệu dữ liệu đã được lưu trữ ở đó chưa. Nếu đúng như vậy, hệ thống sẽ truy xuất dữ liệu từ bộ đệm và cung cấp dữ liệu đó cho người dùng. Nếu dữ liệu không có trong bộ đệm, hệ thống sẽ truy xuất dữ liệu đó từ nguồn ban đầu và lưu trữ vào bộ đệm để sử dụng trong tương lai. Lần tiếp theo dữ liệu được yêu cầu, nó sẽ được cung cấp từ bộ đệm, nhanh hơn so với tìm nạp từ nguồn ban đầu.
Các loại bộ đệm
Có một số loại bộ nhớ đệm, bao gồm bộ nhớ đệm, bộ nhớ đệm trong bộ nhớ và bộ nhớ đệm đĩa. Bộ nhớ đệm lưu trữ dữ liệu trong bộ nhớ cache của hệ thống, tốc độ này nhanh hơn so với lưu trữ trên đĩa. Bộ nhớ đệm trong bộ nhớ lưu trữ dữ liệu trong RAM của hệ thống, thậm chí còn nhanh hơn bộ nhớ đệm. Bộ nhớ đệm lưu trữ dữ liệu trên đĩa, chậm hơn bộ nhớ đệm nhưng có thể lưu trữ nhiều dữ liệu hơn.
Bộ nhớ đệm cũng có thể được thực hiện ở các cấp độ khác nhau, bao gồm trình duyệt web, máy chủ web, CDN (Mạng phân phối nội dung) và máy chủ gốc. Trình duyệt web lưu trữ HTML, hình ảnh và mã để giảm số lượng yêu cầu đến máy chủ web. Máy chủ web lưu trữ dữ liệu phản hồi để giảm tải cho CPU và cải thiện hiệu suất ứng dụng. Nội dung bộ đệm CDN để giảm độ trễ và cải thiện trải nghiệm người dùng. Máy chủ gốc lưu trữ dữ liệu để giảm tải cho máy chủ phụ trợ và cải thiện hiệu suất ứng dụng.
API cũng có thể sử dụng bộ nhớ đệm để cải thiện hiệu suất. Khi yêu cầu API được thực hiện, hệ thống có thể kiểm tra bộ đệm để xem phản hồi đã được lưu trữ ở đó chưa. Nếu đúng như vậy, hệ thống có thể phục vụ phản hồi từ bộ đệm thay vì xử lý lại yêu cầu.
Tóm lại, bộ nhớ đệm là một kỹ thuật có giá trị để cải thiện hiệu suất của ứng dụng và hệ thống bằng cách giảm thời gian truy cập dữ liệu được sử dụng thường xuyên. Bằng cách lưu trữ dữ liệu trong bộ đệm, các hệ thống có thể truy xuất dữ liệu nhanh hơn và giảm tải cho các máy chủ phụ trợ.
Lợi ích của bộ nhớ đệm
Bộ nhớ đệm là một kỹ thuật có thể mang lại nhiều lợi ích cho các ứng dụng bằng cách cải thiện hiệu suất của chúng, giảm chi phí và tăng thông lượng. Dưới đây là một số lợi ích quan trọng nhất của bộ nhớ đệm:
Hiệu suất được cải thiện
Một trong những lợi ích chính của bộ nhớ đệm là nó có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của các ứng dụng. Điều này là do việc đọc dữ liệu từ bộ nhớ đệm trong bộ nhớ nhanh hơn nhiều so với việc truy cập dữ liệu từ kho lưu trữ dữ liệu trên ổ đĩa. Bằng cách lưu trữ dữ liệu được truy cập thường xuyên trong RAM, bộ nhớ đệm giúp giảm độ trễ liên quan đến việc truy cập dữ liệu từ các thiết bị lưu trữ lâu hơn, chậm hơn. Điều này có thể nâng cao trải nghiệm người dùng và tăng hiệu quả của các quy trình kinh doanh quan trọng.
Hiệu quả chi phí
Bộ nhớ đệm cũng có thể giúp giảm chi phí liên quan đến việc sử dụng cơ sở dữ liệu. Bằng cách lưu trữ dữ liệu được truy cập thường xuyên trong bộ nhớ, bộ nhớ đệm giúp giảm số lần dữ liệu cần được truy xuất từ cơ sở dữ liệu. Điều này có thể giúp giảm tải trên máy chủ cơ sở dữ liệu, do đó có thể giúp giảm chi phí và việc sử dụng cơ sở dữ liệu.
Thông lượng cao hơn
Bộ nhớ đệm cũng có thể giúp tăng thông lượng, là lượng dữ liệu mà một hệ thống có thể xử lý trong một khoảng thời gian nhất định. Bằng cách lưu trữ dữ liệu được truy cập thường xuyên trong bộ nhớ, bộ nhớ đệm có thể giúp giảm lượng thời gian cần thiết để truy xuất dữ liệu từ cơ sở dữ liệu hoặc thiết bị lưu trữ khác. Điều này có thể giúp tăng thông lượng tổng thể của một ứng dụng.
Bộ nhớ đệm có thể có nhiều dạng, bao gồm bộ đệm web, bộ đệm được phân phối và bộ đệm trong bộ nhớ. Một số giải pháp bộ nhớ đệm phổ biến bao gồm Redis, Memcached và Hazelcast. Mạng phân phối nội dung (CDN) cũng sử dụng bộ nhớ đệm để lưu trữ nội dung được truy cập thường xuyên ở các vị trí được phân phối theo địa lý, giúp giảm thời gian tải và bảo vệ chống lại các cuộc tấn công mạng.
Nhìn chung, bộ nhớ đệm là một kỹ thuật mạnh mẽ có thể mang lại nhiều lợi ích cho các ứng dụng. Bằng cách cải thiện hiệu suất, giảm chi phí và tăng thông lượng, bộ nhớ đệm có thể giúp đảm bảo rằng các ứng dụng chạy nhanh, hiệu quả và đáng tin cậy.
Thực tiễn tốt nhất về bộ nhớ đệm
Bộ nhớ đệm là một công cụ mạnh mẽ để cải thiện hiệu suất và khả năng mở rộng của các ứng dụng web. Tuy nhiên, để khai thác triệt để bộ nhớ đệm, điều quan trọng là phải tuân theo một số phương pháp hay nhất. Trong phần này, chúng ta sẽ thảo luận về một số thực tiễn tốt nhất cho bộ nhớ đệm.
Vô hiệu hóa bộ đệm
Vô hiệu hóa bộ đệm là quá trình xóa dữ liệu cũ hoặc lỗi thời khỏi bộ đệm. Điều quan trọng là làm mất hiệu lực bộ đệm khi dữ liệu thay đổi, để đảm bảo rằng dữ liệu được lưu trong bộ nhớ cache được cập nhật. Có một số cách để vô hiệu hóa bộ đệm:
- Thời gian tồn tại (TTL): Đặt giới hạn thời gian bộ đệm có thể lưu trữ dữ liệu trong bao lâu. Sau khi TTL hết hạn, bộ đệm sẽ bị vô hiệu.
- Tiêu đề kiểm soát bộ đệm: Sử dụng tiêu đề Kiểm soát bộ đệm để chỉ định khoảng thời gian bộ đệm có thể lưu trữ dữ liệu. Tiêu đề này cũng có thể được sử dụng để chỉ định các cài đặt khác liên quan đến bộ đệm, chẳng hạn như liệu bộ đệm có thể được chia sẻ giữa nhiều người dùng hay không hoặc liệu bộ đệm có nên được xác thực lại trước khi cung cấp dữ liệu hay không.
- Vô hiệu hóa thủ công: Vô hiệu hóa bộ nhớ cache theo cách thủ công khi dữ liệu thay đổi. Điều này có thể được thực hiện bằng cách gửi một yêu cầu đến máy chủ với một tiêu đề cụ thể yêu cầu máy chủ vô hiệu hóa bộ đệm.
Chính sách thay thế bộ đệm
Chính sách thay thế bộ đệm xác định mục nào sẽ bị xóa khỏi bộ đệm khi bộ đệm đầy. Có một số chính sách thay thế bộ đệm, mỗi chính sách đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Một số chính sách phổ biến nhất là:
- Được sử dụng ít nhất gần đây (LRU): Xóa mục ít được sử dụng gần đây nhất khỏi bộ đệm.
- Nhập trước xuất trước (FIFO): Xóa mục cũ nhất khỏi bộ đệm.
- Ít được sử dụng nhất (LFU): Xóa mục ít được sử dụng nhất khỏi bộ đệm.
Tiêu đề kiểm soát bộ đệm
Tiêu đề Kiểm soát bộ đệm là một tiêu đề HTTP kiểm soát hành vi lưu trữ. Nó có thể được sử dụng để chỉ định thời lượng bộ đệm có thể lưu trữ dữ liệu, liệu bộ đệm có thể được chia sẻ giữa nhiều người dùng hay không và liệu bộ đệm có nên được xác thực lại trước khi cung cấp dữ liệu hay không. Tiêu đề Kiểm soát bộ đệm cũng có thể được sử dụng để chỉ định các cài đặt khác liên quan đến bộ đệm, chẳng hạn như liệu bộ đệm sẽ lưu trữ dữ liệu trên đĩa hay trong bộ nhớ.
Những lưu ý khác
Khi triển khai bộ nhớ đệm, có một số cân nhắc khác cần lưu ý:
- Vị trí bộ đệm: Cân nhắc nơi lưu cache. Bộ nhớ đệm có thể được thực hiện trong bộ nhớ chính, trên ổ cứng hoặc trên mạng phân phối nội dung (CDN).
- Đơn vị quản lý bộ nhớ (MMU): Xem xét MMU khi lưu vào bộ nhớ đệm trong bộ nhớ chính. MMU chịu trách nhiệm quản lý cấp phát bộ nhớ và có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của bộ đệm.
- Cơ sở dữ liệu Back-End: Xem xét cơ sở dữ liệu back-end khi lưu vào bộ nhớ đệm. Nếu dữ liệu trong bộ đệm không syncđồng bộ hóa với cơ sở dữ liệu phía sau, nó có thể dẫn đến sự không nhất quán.
- CDN Cache: Xem xét bộ nhớ đệm CDN khi sử dụng CDN. Bộ nhớ đệm CDN có thể cải thiện hiệu suất của bộ đệm bằng cách lưu trữ dữ liệu gần người dùng hơn.
- DNS Cache: Xem xét bộ nhớ đệm DNS khi sử dụng CDN. Bộ nhớ đệm DNS có thể giảm độ trễ của tra cứu DNS và cải thiện hiệu suất của bộ đệm.
Tóm lại, bộ nhớ đệm là một công cụ mạnh mẽ để cải thiện hiệu suất và khả năng mở rộng của các ứng dụng web. Bằng cách làm theo các phương pháp hay nhất để lưu vào bộ đệm, chẳng hạn như vô hiệu hóa bộ đệm, chính sách thay thế bộ đệm và sử dụng tiêu đề Kiểm soát bộ đệm, bạn có thể đảm bảo rằng bộ đệm của mình hoạt động hiệu quả.
công nghệ bộ nhớ đệm
Bộ nhớ đệm là một công nghệ quan trọng giúp cải thiện hiệu suất của ứng dụng bằng cách giảm thời gian phản hồi của dữ liệu được truy cập thường xuyên. Các công nghệ bộ đệm có thể được phân thành bốn loại: Bộ đệm trong bộ nhớ, Bộ đệm proxy, Bộ đệm CDN và Bộ đệm trình duyệt.
Bộ nhớ đệm trong bộ nhớ
Bộ nhớ đệm trong bộ nhớ lưu trữ dữ liệu được truy cập thường xuyên trong bộ nhớ tạm thời, chẳng hạn như DRAM, để giảm thời gian cần thiết để truy xuất dữ liệu từ các thiết bị lưu trữ chậm hơn. Công nghệ này được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như quản lý phiên, lưu trữ dữ liệu khóa-giá trị và cơ sở dữ liệu NoSQL. Bộ nhớ đệm trong bộ nhớ có thể giảm đáng kể thời gian phản hồi của ứng dụng và cải thiện trải nghiệm người dùng.
Bộ nhớ cache proxy
Bộ nhớ đệm proxy lưu trữ dữ liệu được truy cập thường xuyên trên máy chủ proxy giữa máy khách và máy chủ. Khi máy khách yêu cầu dữ liệu, máy chủ proxy sẽ kiểm tra bộ đệm của nó để xem liệu dữ liệu được yêu cầu có khả dụng hay không. Nếu dữ liệu có sẵn, máy chủ proxy sẽ trả lại dữ liệu đó cho máy khách mà không chuyển tiếp yêu cầu đến máy chủ. Bộ nhớ đệm proxy có thể cải thiện hiệu suất ứng dụng bằng cách giảm mức sử dụng băng thông và thời gian phản hồi của máy chủ.
CDN Cache
Bộ nhớ đệm CDN lưu trữ dữ liệu được truy cập thường xuyên trên nhiều máy chủ được phân phối trên toàn cầu. Khi khách hàng yêu cầu dữ liệu, máy chủ CDN gần khách hàng nhất sẽ trả về dữ liệu. Bộ nhớ đệm CDN có thể cải thiện hiệu suất ứng dụng bằng cách giảm thời gian phản hồi và mức sử dụng băng thông của máy chủ. Bộ nhớ đệm CDN thường được sử dụng cho nội dung đa phương tiện, chẳng hạn như hình ảnh và video.
Bộ nhớ đệm trình duyệt
Bộ nhớ đệm trình duyệt lưu trữ dữ liệu được truy cập thường xuyên trên trình duyệt của khách hàng. Khi khách hàng yêu cầu dữ liệu, trình duyệt sẽ kiểm tra bộ đệm của nó để xem dữ liệu được yêu cầu có khả dụng hay không. Nếu dữ liệu có sẵn, trình duyệt sẽ trả lại dữ liệu đó cho máy khách mà không cần yêu cầu từ máy chủ. Bộ nhớ đệm của trình duyệt có thể cải thiện trải nghiệm người dùng bằng cách giảm thời gian phản hồi của ứng dụng và mức sử dụng băng thông.
Các công nghệ bộ nhớ đệm rất cần thiết để cải thiện hiệu suất ứng dụng và giảm thời gian phản hồi của dữ liệu được truy cập thường xuyên. Bằng cách sử dụng các công nghệ bộ nhớ đệm, các nhà phát triển có thể cải thiện đáng kể trải nghiệm người dùng và giảm mức sử dụng băng thông của máy chủ.
Đọc thêm
Bộ nhớ đệm là quá trình lưu trữ một tập hợp con dữ liệu trong lớp lưu trữ dữ liệu tốc độ cao, thường có tính chất tạm thời, để các yêu cầu trong tương lai đối với dữ liệu đó được phục vụ nhanh hơn mức có thể bằng cách truy cập vào vị trí lưu trữ chính của dữ liệu. Điều này cho phép tái sử dụng hiệu quả dữ liệu được truy xuất hoặc tính toán trước đó (nguồn: AWS). Trong điện toán, bộ đệm là một thành phần phần cứng hoặc phần mềm lưu trữ dữ liệu để các yêu cầu về dữ liệu đó trong tương lai có thể được phục vụ nhanh hơn. Dữ liệu được lưu trữ trong bộ đệm có thể là kết quả của một phép tính trước đó hoặc bản sao dữ liệu được lưu trữ ở nơi khác (nguồn: Wikipedia)).
Các điều khoản về hiệu suất trang web liên quan