Содержание

Кэш (cache) — что это: процесс кеширования данных в памяти

Кэш — это один из уровней памяти устройства или программы. Это высокоскоростное буферное хранилище, в котором располагаются нужные данные. Обычно кэш небольшого размера, и в нем хранится временная информация или та, к которой обращаются чаще всего.

Процесс помещения информации в кэш называется кэшированием.

Кэш есть в компьютерах и мобильных телефонах, отдельные кэши есть у программ, например у браузеров и веб-приложений. Он важен, потому что позволяет быстрее получать доступ к часто используемым данным, оптимизирует и ускоряет работу.

Аппаратный кэш устройства — сервера, компьютера или телефона — это специальный участок памяти с особой архитектурой. Кэш приложений и сервисов — чаще всего программный: он хранится в обычной памяти, в папках на устройстве или на отдельных серверах. Скорость доступа оптимизируется с помощью кода.

Кто пользуется кэшем

В широком смысле кэш используют все, у кого есть компьютер или мобильное устройство. Во всех этих девайсах есть аппаратный кэш, которым пользуется система, и программные кэши приложений. Например, кэш браузера, позволяющий быстрее открывать страницы.

В узком смысле кэшем занимаются разработчики, создающие то или иное приложение или программу. Они могут непосредственно писать логику кэширования и определять порядок хранения файлов. С кэшем на разных уровнях также могут работать системные или сетевые инженеры, архитекторы, проектировщики и другие специалисты.

Для чего нужен кэш

В кэше сохраняются данные, к которым программа или устройство обращаются часто. Если бы кэша не было, эти данные пришлось бы читать из обычной памяти или, в случае веба, скачивать из сети. Как результат — более долгая загрузка, большая нагрузка на память или на сеть. Тем более, таких данных может быть много: без кэша скорость работы компьютеров и их приложений была бы намного меньше.

Поэтому кэшем пользуется большинство приложений, которые оперируют большим набором данных. Это браузеры, разнообразные мессенджеры, программы, работающие с сетью или информацией, СУБД и другие.

Аппаратный кэш есть практически во всех компьютерных устройствах: без него операционная система не сможет работать как надо.

Как устроен кэш 

Внутреннее устройство кэша похоже на базу данных с более простой структурой и своими особенностями. Это перечень записей с информацией. Данные в них — копии данных, которые есть в «обычной» памяти или на серверах. У каждой записи есть свой идентификатор, или тег, — он показывает, в каком участке «обычной» памяти расположена эта же информация.

Когда системе или программе нужны данные, она находит их по идентификатору. Сначала она проверяет кэш: если в памяти обнаружилась запись, имеющая соответствующий тег, информация берется оттуда. Это быстрее. Если в кэше таких данных нет, значит, нужно обратиться по этому же идентификатору в «обычную» память или на сервер, а затем поместить в кэш полученные оттуда данные. Так в следующий раз обращение к ним будет быстрее.

Алгоритмы кэширования и вытеснения различаются в зависимости от реализации, и их мы обсудим позже.

Виды кэша

Аппаратная реализация используется процессором, системой, различными низкоуровневыми, то есть близкими к «железу» процессами. Кэш-память отличается от обычного хранилища данных на физическом уровне, она принципиально другая.

Программная реализация используется программами и сервисами. У каждого приложения она своя. Это по сути код, который описывает, как размещать, кэшировать и хранить данные. При этом сама информация находится в обычных участках памяти: на жестком диске, SSD, сервере. На аппаратном, «железном» уровне такой кэш практически не отличается от простого хранилища данных.

Если о кэше заходит речь в контексте веба, баз данных и других подобных систем, то обычно имеется в виду программный. С аппаратными кэшами работают инженеры и низкоуровневые программисты.

Устройство аппаратного кэша

Кэш процессора. У процессора есть понятие тактовой частоты — это то, с какой скоростью операции выполняются на физическом уровне. В современной технике тактовая частота очень высокая, но постоянные обращения к «обычной» памяти сводили бы эту скорость на нет. Чтобы работа была эффективнее, в процессорах предусматривают кэш. На этом уровне он еще называется сверхоперативной памятью и иначе устроен с точки зрения физики. Мы не будем углубляться в сложные технические детали, просто скажем, что доступ к любой ячейке данных в такой памяти обычно занимает одно и то же время.

Особенность сверхоперативной памяти — она энергозависима. Это значит, что такой кэш поддерживается, только пока устройство включено. Если выключить компьютер, содержимое этой памяти очистится, как и в случае с оперативной. После повторного включения содержимое кэша окажется непредсказуемым.

Процессорный кэш обычно разделен на уровни от первого, самого быстрого, до четвертого. Меньше уровней в конкретном процессоре может быть, больше — нет. У большинства устройств только три уровня.

Кэш внешних устройств. Аппаратный кэш также может быть у внешних хранилищ, например жестких дисков. Он опять же обеспечивает более быстрый доступ к памяти. Кроме того, сама система при работе с внешним накопителем может пользоваться частью оперативной памяти компьютера как «дисковым кэшем».

Устройство программного кэша

Программный кэш какого-либо приложения описывается кодом. Кэшированные данные иначе записываются, хранятся в особых структурах данных, и доступ к ним происходит по определенным оптимизированным алгоритмам.

Особенности записи данных. Информацию в программный кэш записывают одним из двух способов:

  • сквозной — сначала полученные сведения оказываются в основной памяти, а потом оттуда дублируются в кэш;
  • отложенный — сначала данные кэшируются, а потом, по истечении определенного срока или при вытеснении, переносятся в основную память.

Структуры для хранения кэша. Для хранения закэшированных данных обычно используются программные структуры с более быстрым доступом, чем к стандартным файлам или переменным. Чаще всего это ассоциативные массивы или хэш-таблицы — о них вы подробнее можете прочитать в соответствующих статьях. В небольших программах они могут быть заданы как переменные, но чаще представляют собой нечто вроде простой базы данных в памяти устройства. Также это могут быть отдельные файлы и папки, где хранится информация.

Ассоциативные структуры данных используются потому, что позволяют хранить пары «ключ-значение», где ключ может быть числом, текстом, хэшем или чем-то еще. Доступ к ним производится по особым алгоритмам и благодаря этому оказывается быстрее.

Алгоритмы кэширования. Одна из особенностей кэша — это относительно небольшой участок памяти. Если он становится слишком объемным, то начинает занимать слишком много места, может ухудшиться и быстродействие.

Так что размер программного кэша ограничивают. А если он оказывается заполнен, срабатывают алгоритмы вытеснения — какая-то информация «выбрасывается» из него, а новая записывается.

Алгоритмов, которые описывают добавление и вытеснение, несколько. Наиболее известных — четыре:

  • MRU — убираются данные, которые испольовались последними;
  • LFU — вытесняются данные, которые используются реже всего;
  • LRU — вытесняются данные, к которым не обращались дольше всего;
  • ARC — комбинация двух предыдущих типов.

Существует теоретический алгоритм, который невозможно реализовать в общем виде: отбрасываться должна наименее полезная информация. Он называется алгоритмом Белади. Реализация невозможна, потому что компьютер не сможет предвидеть, какая информация более или менее полезна. Существующие алгоритмы приближают к теоретическому в зависимости от особенностей работы конкретной программы.

Примеры программного кэша

Это только несколько примеров. Сфера использования кэш-памяти как концепта намного шире, мы только привели несколько наглядных вариантов.

Кэш браузера. Браузер открывает сайты. Если упростить: чтобы отобразить страницу как надо, он скачивает информацию с ее сервера и показывает вам. Этот процесс занимает время и отнимает ресурсы: нужно обратиться к сети, получить ответ, подгрузить и отобразить контент. Поэтому, чтобы ускорить загрузку, часть данных кэшируется.

Кэш браузера — это обычно папка в каталоге, где находятся его файлы. В кэше хранятся локальные копии некоторых данных с сайтов, на которых вы находились. Какие именно это данные, зависит от браузеров, но чаще всего сохраняются сведения, которые много весят и редко изменяются. Это картинки, участки видеороликов, графические элементы интерфейса. Если человек зайдет на сайт, данные которого закэшировались, то сможет получить к ним доступ быстрее и это не потребует активного скачивания «тяжелой» информации из сети.

Иногда браузерный кэш нужно очищать — например, если он закэшировал страницу, на которой была ошибка, и теперь все время показывает ее как ошибочную. Это можно сделать через настройки самого браузера.

Сетевой кэш. Им обычно пользуются крупные ресурсы, на которые заходят из разных точек мира. На самом низком уровне все происходящее в вычислительной технике – электрические импульсы, а у них есть конечная скорость. Поэтому, если компьютер в какой-то части мира захочет обратиться к компьютеру в противоположном полушарии, данные будут идти дольше.

Для разрешения этой проблемы используют CDN, сети доставки контента. Это распределенная система из большого количества устройств, которые находятся в разных точках мира. По сути, это кэш с хранением данных в разных местах.

Такое использование кэша позволяет сайтам быстро загружаться из любой точки мира: устройства находятся в разных странах и на разных материках. С CDN работают соответствующие специалисты, повлиять на их использование простой пользователь не может.

Кэш серверной части сайта. В веб-разработке кэш может быть не только браузерным. У самих владельцев ресурса есть еще один способ ускорить доступ к страницам. Это использование специального кэш-сервера: он кэширует контент, соответствующий самым популярным запросам. В результате те страницы, которые пользователи посещают часто, будут загружаться у них быстрее, а это полезно сразу по многим причинам. Это делает сайт более удобным, помогает его ранжированию, улучшает пользовательский опыт.

К серверному кэшу нет доступа у обычного пользователя. С ним могут соприкасаться бэкендеры и другие специалисты, работающие непосредственно с «внутренней» частью сайта.

Кэш программ, работающих с памятью. Приложения могут использовать кэш как способ хранить свои внутренние данные, к которым нужен быстрый доступ. Это, например, промежуточные результаты каких-то вычислений или действий — они понадобятся в дальнейшем. Или параметры, которые нужно передавать разным модулям.

Кэш приложения может представлять собой папку с файлами на устройстве, а может существовать в рамках кода — тогда это какая-либо переменная или структура данных.

Преимущества кэша

Кэш — нечто обязательное для современных компьютеров, серверов, веб-приложений и других сущностей. Без него интернет и в целом IT не функционировали бы как надо. Вот какие преимущества дает его использование.

Повышение производительности. С кэшем приложения работают быстрее и эффективнее: им не приходится постоянно тратить время на подгрузку каких-то данных, ведь они могут просто взять их из кэша. Иначе все постоянно зависало бы, приходилось бы долго ждать.

Снижение нагрузки. Так как к основному хранилищу благодаря кэшу обращаются реже, на него снижается нагрузка. Это особенно важно в случае с серверами, так как помогает избежать отказов и резкого снижения производительности из-за нагрузки в пиковых ситуациях.

Повышение пропускной способности. Как следствие всего перечисленного, повышается пропускная способность операций. Дело в том, что чтение и запись данных — операции, которые занимают время и могут выполняться только в определенном количестве за момент времени. У кэша пропускная способность намного выше, чем у обычной памяти, поэтому операций за один момент может быть множество — намного больше, чем при работе с сервером, базой данным или другим хранилищем.

Оптимизация. Представьте себе, что к каким-то данным обращаются чаще, чем к другим. Это может быть определенная популярная страница сайта или какая-то информация из приложения, что-то еще. Если эти данные будут храниться в обычной памяти, это создаст лишнюю нагрузку и снизит скорость доступа. А их кэширование позволяет оптимизировать доступ и сделать нагрузку более равномерной.

Меньшие затраты. Это опять же преимущество, важное для веба. Использование серверного или сетевого кэша приводит к тому, что сервису нужно платить за меньшее количество ресурсов для базы данных или серверов. Несмотря на то что сам кэш тоже не бесплатный, выходит тем не менее дешевле, чем без него.

Недостатки кэша
  • Аппаратный кэш — очень дорогая в производстве структура. К тому же он обычно энергозависим: стоит выключить устройство — все данные потеряются.
  • Программный кэш не решит всех вопросов, связанных с памятью. Он ограничен по размеру, а специфические алгоритмы не позволяют хранить в нем что-то неограниченное количество времени. Для долговременного хранения важной информации он не подходит.
  • Алгоритма кэширования, оптимального в любых ситуациях, не существует. Поэтому алгоритм выбирают разработчики в зависимости от целей конкретной программы: он обычно довольно узкоспециализированный и не подходит для широкого спектра задач.
  • Закэшировать «весь интернет» или всю память не получится — размер кэша довольно маленький.

Это не минусы в классическом понимании: кэшем все равно пользуются все. Просто надо понимать, что это специализированный инструмент со своей сферой использования.

Как реализован кэш

Аппаратный кэш реализуется на уровне полупроводников и электрических схем. Программный куда разнообразнее.

Кэширование в приложении может быть устроено как хранение данных в специальных структурах, существующих в коде, или как сохранение информации в отдельные файлы и папки. Соответственно, код описывает то, как данные добавляются и удаляются из кэша.

В случае с сетевой инфраструктурой обычно используются специальные сервисы. Они предоставляют сайту мощности кэш-памяти или кэш-сервер за определенную абонентскую плату.

В разработке также применяют API и фреймворки, в которых есть реализации программного кэша разных типов. Такие инструменты позволяют не писать реализацию с нуля, а чтобы начать работать с ними, понадобится изучить соответствующую технологию.

Как начать работать с кэшем

Чтобы написать собственную реализацию программного кэша в самом простом виде, понадобится изучить алгоритмы его наполнения и особенности хранения данных. Тогда вы сможете создать код, который реализует максимально простой кэш.

Для более сложных решений понадобится пользоваться фреймворками и соответствующими технологиями. А при создании веб-архитектуры, возможно, придется арендовать кэш-сервер для сайта или базы данных — но это уже более продвинутый уровень, таким занимаются владельцы ресурсов и старшие специалисты.

Как очистить кэш приложений Андроид ОС (системных и скрытых): инструкция

Обновлено: 04.12.2021, автор — Илья

Илья – главный редактор сайта softdroid.net. Является автором нескольких сотен руководств и статей по настройке Android. Около 15 лет занимается ремонтом техники и решением технических проблем iOS и Android. Имел дело практически со всеми более-менее популярными марками мобильных смартфонов и планшетов Samsung, HTC, Xiaomi и др. Для тестирования используется iPhone 12 и Samsung Galaxy S21 с последней версией прошивки.

Информация об авторе

При работе приложения формируют временные файлы, которые используются для выполнения системных операций. Эти файлы хранятся в кэше и должны ускорять работу приложений.

Если таких файлов накапливается слишком много, смартфон начинает работать медленнее, тормозит. 

Количество временных файлов на хранении в кэше без ущерба для производительности телефона зависит от общего объема оперативной памяти. Чтобы телефон выполнял операции быстро и работал стабильно, нужно регулярно чистить кэш. Есть несколько способов очистки кэша на Android, о которых мы расскажем далее.

Содержание:

    Видеоинструкция

    Зачем чистить кэш?

    Если вы регулярно пользуетесь 1-2 приложениями, то нет смысла постоянно очищать кэш на телефоне. Очистка понадобится, когда в памяти устройства много разных приложений, часть из них удаляется или редко используется.

    Обычный смартфон с 4-8 ГБ оперативной памяти довольно быстро засоряется. Кэшированные файлы постоянно сохраняются в памяти операционной системы. Без очистки эти данные могут заполнить всю память устройства, вследствие чего для функционирования Андроид не останется ресурсов.

    Регулярность чистки зависит от количества приложений и технических характеристик телефона. Лучше всего чистить кэш, когда память устройства заполняется почти полностью.

    Слишком частая чистка вызовет обратный эффект: в телефоне будет много свободной памяти, но временные файлы приложений сотрутся, что приведет к сбоям в работе, нестабильности, медленному выполнению команд. 

    Перед тем как очистить кэш, рекомендуется оценить объем свободной памяти, и только потом удалять данные – в случае необходимости.

    Способы очистки кэша

    Существует несколько способов очистки кэшированных файлов. В операционной системе Android есть простой инструмент для удаления старых данных. Кроме того, в GooglePlay представлены специальные приложения-оптимизаторы.

    Они повышают производительность телефона и очищают системный мусор. 

    Рассмотрим подробнее все методы очистки кэша.

    Совет. Перед удалением файлов обязательно закройте все работающие приложения, за исключением приложений для очистки или настроек телефона.

    Настройки Андроида

    Очистить кэш на Андроиде можно с помощью стандартных инструментов. Для этого нужно:

    1. Вызвать меню настроек;
    2. Пролистать список, найти «Хранилище», нажать на него; 
    3. Пролистать вниз до пункта «Данные кэша»;
    4. Нажать на него, появится окно с предложением очистить кэш;
    5. Подтвердить операцию, подождать, пока система удалит все файлы.

    В хранилище можно просмотреть информацию о том, сколько памяти занято и свободно. Если свободной оперативной памяти хватает, лучше не чистить кэш.

    На телефонах Samsung Galaxy очистить кэш можно, зайдя в раздел «Настройки» > «Обслуживание устройства» > «Память» и нажав кнопку «Оптимизировать».  

    Clean Master

    Это специальное приложение для повышения производительности телефона, удаления старых и ненужных файлов, чистки кэша. Чтобы очистить кэш:

    1. Скачайте Clean Master по ссылке ниже, установите на телефон;
    2. Запустите приложение, зайдите в раздел «Мусор»;
    3. Clean Master самостоятельно проанализирует и выведет на экран все лишнее, что мешает стабильной работе телефона;
    4. Отметьте галочкой пункт «Системный кэш» и подтвердите удаление. 

    Clean Master — бесплатное приложение, но есть дополнительный платный и рекламный контент. В приложении имеются дополнительные функции, например, перевод неактивных приложении в спящий режим. Эта опция позволяет освободить часть памяти для продуктивной работы смартфона.

    Скачать Clean Master

    Piriform CCleaner

    Изначально CCleaner был программой для очистки памяти компьютеров, ноутбуков. Разработчики создали мобильную версию для работы с операционной системой Android. Очистка кэшированных файлов проходит аналогично Clean Master:

    1. Скачайте и запустите приложение.
    2. При первом запуске нажмите на кнопку «Анализировать»; начнется анализ памяти устройства.
    3. В меню выберите пункты “Скрытая кэш-память” и «Видимая кэш-память».
    4. Нажмите на кнопку «Завершить чистку». 
    5. Дождитесь, пока программа сотрет кэш.

    В CCleaner присутствуют платные функции (стоимость годовой подписки – $12.49), но для удаления системного мусора подойдет и бесплатная — базовая — версия. 

    Скачать CCleaner для Андроид

    App Cache Cleaner

    Работает аналогично предыдущим приложениям, но имеет несколько отличий. App Cache Cleaner очищает телефон в заданное время, по графику. Кроме того, можно настроить перенос кэшированных файлов на съемный носитель, например, SD-карту.

    Скачать App Cache Cleaner

    Важно: Очистка кэша способна не только не ускорить работу приложений, но и замедлить операционную систему. Не увлекайтесь слишком частой чисткой данных кэша: смартфон будет выполнять операции медленнее и вести себя непредсказуемо.

     

    Часто задаваемые вопросы

    Если у вас есть вопросы по теме статьи — задавайте их в комментариях. 

    Что такое кэш?

    Данные кэша необходимы для ускорения загрузки приложений, фото, видео, аудио файлов. Например, пользователь включает музыку. Аудиозаписи кэшируются, чтобы при воспроизведении не возникало задержек. Смартфон запоминает действия пользователя и в дальнейшем выполняет их быстрее. Если для конкретной операции в памяти устройства сохранены кэшированные файлы, то команды будут выполняться быстрее. 

    Как удалить скрытый кэш на Андроид

    Скрытый кэш образуется в несистемных папках Андроид. На протяжение дня он может появляться и не удаляться в последующем. В принципе, особого вреда данный тип кэша не представляет, однако если он будет засорять систему регулярно, ничего хорошего в этом нет.  

    Скрытый кэш можно удалить при помощи приложения CCleaner. О нем читайте далее. Вкратце:

    1. Откройте CCleaner для Андроид,
    2. Запустите анализатор, 
    3. выберите пункт Скрытая кэш-память, 
    4. Приложение удалит весь скрытый кэш, найденный в процессе анализа. 

    Почему не очищается кэш в приложениях?

    Скорее всего, приложение в данный момент работает. Временные данные, хранящиеся в кэше, необходимы для работы. 

    Попробуйте остановить приложение и после этого воспользоваться функцией очистки. С системными приложениями делать это не рекомендуется – возможен сбой связанных приложений. 

    Не очищается кэш на Андроиде: что делать?

    Встроенная утилита-оптимизатор не всегда справляется с очисткой всего имеющегося кэша на Андроид. Это актуально и для Андроид 10, 11, 12. Исправить положение можно установив сторонние утилиты CCleaner или Clean Master. 

    Очистка кэша и ОЗУ через меню Recovery

    Этот способ не самый популярный; используйте его, если системный кэш не очищается другими способами по какой-то причине. Способ работает как минимум для Андроид 10 и 11. 

    1. Зайдите в меню Recovery, зажав клавишу громкости и питания. 
    2. Используя клавиши громкости как вверх-вниз, перейдите в Wipe Cache Partition. 
    3. Подтвердите действие. Появится надпись Cash wipe complete.
    4. Очистка кэша завершена, перезагрузите телефон. 

    Как восстановить кэш на Андроиде?

    Актуально для Samsung Galaxy 10, 21 и др. моделей. 

    Скорее всего, это невозможно. Единственное исключение — если вы удалили кэш Галереи Андроид и хотите восстановить эскизы. Сделать это можно программой DiskDigger (моб.версия). 
     

    Пожалуйста, оцените статью: 

    Илья – главный редактор сайта softdroid.net. Является автором нескольких сотен руководств и статей по настройке Android. Около 15 лет занимается ремонтом техники и решением технических проблем iOS и Android. Имел дело практически со всеми более-менее популярными марками мобильных смартфонов и планшетов Samsung, HTC, Xiaomi и др. Для тестирования используется iPhone 12 и Samsung Galaxy S21 с последней версией прошивки.

    MVC и кэш приложений HTML5

    HTML5

    Дин Хьюм

    • 4 мин чтения

    HTML5 имеет множество замечательных функций, и недавно я экспериментировал с функцией Application Cache . Кэш приложений позволяет запускать веб-приложения в автономном режиме, то есть без подключения к сети. Веб-браузер, реализующий Автономные приложения HTML5 считывают список URL-адресов из файла манифеста, загружают ресурсы, кэшируют их локально и автоматически обновляют локальные копии по мере их изменения. Если у вас нет подключения к сети, браузер вместо этого автоматически переключится на локальные копии. Большинство современных браузеров поддерживают кэш приложений, включая FIREFOX (3.5+), SAFARI (4.0+), CHROME (5.0+), OPERA (10.6+), IPHONE и ANDROID. К сожалению, в настоящее время Internet Explorer не поддерживает кэш приложений.

    Итак… что, если бы мы могли использовать преимущества Application Cache с онлайн-приложением? Пользователь мог получить доступ ко всем необходимым ресурсам из кэша приложений вместо сервера, и, в свою очередь, страница загружалась бы намного быстрее. Еще одно дополнительное преимущество использования Application Cache заключается в том, что будет снижена нагрузка на сервер, и браузеру нужно будет только загрузить что-то новое, а не извлекать ресурсы, которые у него уже есть.

    Давайте начнем с основ использования Application Cache в проекте ASP.net MVC . Чтобы включить кэш приложения , вам необходимо включить атрибут манифеста в тег HTML.

    Файл манифеста может быть расположен в любом месте вашего веб-сервера и содержит список вещей, которые вы хотите сохранить в кэше приложений. Вы всегда можете просто создать ссылку на статический текстовый файл на вашем сервере, но мне очень нравится использовать MVC ActionResult и View для возврата динамического файла манифеста. Браузер будет продолжать использовать кешированную версию ресурсов до тех пор, пока файл манифеста не будет изменен или обновлен. Иногда это может превратить отладку вашего приложения в кошмар, поэтому, если вы перезагружаете свою страницу и обнаруживаете, что видите только кешированную версию, вам нужно будет внести изменения в файл манифеста, чтобы браузер мог получить новую версию.

    Хорошо, давайте создадим нашу динамическую страницу манифеста. Добавьте новый метод в свой контроллер — я назвал свой «Манифест». Обратите внимание, как маршрут MVC соответствует ссылке атрибута манифеста, которую мы указали в теге HTML.

    Затем добавьте представление для этого ActionResult .

    Ближе к верхней части представления вы заметите ContentType «text/cache-manifest». Все файлы манифеста должны обслуживаться с типом содержимого text/cache-manifest. Файл манифеста также должен начинаться с «CACHE MANIFEST» в первой строке.

    Вы также должны заметить, что в этом представлении есть метод AppendHash(). Спасибо моему коллеге @ShirtlessKirk за идею, это способ ниндзя обращаться с изменяющимися ресурсами.

    Метод считывает ресурсы и создает строку хэша на основе содержимого. Таким образом, хэш-ключ изменяется только в зависимости от того, изменился ли ресурс. Затем это добавляется в конец имени файла с помощью строки запроса. Хэш-ключ изменится только в том случае, если изменился файл — это означает, что вам не нужно обновлять файл манифеста каждый раз, когда изменяется файл ресурса (CSS, Javascript и т. д.)! Я не буду вдаваться в подробности о классе и методе, который добавляет хэш к URL-адресу файла, но все решение в этой статье доступно для загрузки здесь.

    Чтобы увидеть Application Cache в действии, давайте запустим браузер. Мне очень нравится тестировать Google Chrome , потому что инструменты разработчика позволяют легко увидеть, что находится в кэше приложений. Если вы нажмете CTRL-SHIFT-J, вы должны заметить, что Google Chrome Инструменты разработчика появляются. При первой загрузке страницы с манифестом и кэшем приложения вы увидите что-то вроде этого в консоли инструментов:

    Как видите, загружаются ресурсы из файла манифеста. Если вы выберете вкладку РЕСУРСЫ , а затем перейдете к кэшу приложений, вы увидите что-то вроде этого ( обратите внимание на добавленный хэш ):

    Если мы перезагрузим страницу, все ресурсы будут загружены из кэша приложений, а не загружены с сервера. Проверьте консоль инструментов разработчика:

    .

    Важно помнить, что любые страницы, на которые вы добавите атрибут manifest, будут кэшироваться в браузере — это ВКЛЮЧАЕТ САМУЮ СТРАНИЦУ ! Вы не можете просто кэшировать ресурсы, а не страницу — на самом деле это не предназначено для такой работы. Таким образом, недостатком использования Application Cache является то, что он не очень хорошо работает с динамическими страницами на стороне сервера. Если вы думаете о веб-сайте, страницы, которые вы добавляете в кэш приложений, обычно являются статичными страницами или страницами, которые не меняются так часто. Если вы добавите атрибут manifest на главную страницу , вы будете кэшировать все свое приложение и не заметите никаких изменений при обновлении. Вместо этого рассмотрите возможность добавления этого атрибута только на страницы, которые не обновляются регулярно.

    Для получения дополнительной информации о кэше приложений HTML5 посетите этот веб-сайт. Если вы хотите загрузить пример решения, использованного в этой статье, загрузите его здесь.

    Что такое кэширование и как оно работает

    За последние несколько лет информационные технологии радикально улучшили любой вид бизнеса. Между тем архитектуры программного обеспечения становятся все более сложными, а число их пользователей растет в геометрической прогрессии. Это представляло собой проблему производительности для любого приложения. Низкая производительность может подорвать стратегические цели любой компании, поэтому крайне важно найти разумные способы ее улучшения. Как следствие, необходимо избегать накладных расходов и сокращать время поиска и обработки данных. Именно здесь в игру вступает кэширование, и поэтому ни один разработчик больше не может его игнорировать.

    Во-первых, мы углубимся в концепцию кэширования, поймем, почему оно важно и какие риски с ним связаны. Затем мы изучим наиболее важные виды кэширования.

    Что такое кэширование

    Кэширование — это механизм повышения производительности приложений любого типа. Технически кэширование — это процесс хранения и доступа к данным из кеша. Но подождите, что такое кеш? Кэш — это программный или аппаратный компонент, предназначенный для хранения данных, чтобы будущие запросы на те же данные могли обслуживаться быстрее.

    Основная причина появления кэширования заключается в том, что доступ к данным из постоянной памяти занимает значительное время. Таким образом, всякий раз, когда данные извлекаются или обрабатываются, они должны храниться в более эффективной памяти. Мы называем такую ​​память кешем , которую можно рассматривать как высокоскоростной уровень хранения данных, основной целью которого является уменьшение необходимости доступа к более медленным уровням хранения данных. Чтобы быть рентабельными и эффективными, кэш-память должна быть относительно небольшой, особенно по сравнению с традиционной памятью. Вот почему они обычно реализуются с использованием аппаратного обеспечения быстрого доступа, такого как ОЗУ (оперативная память), а также программного компонента.

    Благодаря кэшам можно реализовать механизм эффективного повторного использования ранее извлеченных или вычисленных данных. Всякий раз, когда поступает новый запрос, запрошенные данные сначала ищутся в кэше. Попадание в кэш происходит, когда запрошенные данные могут быть найдены в кэше. Наоборот, промах кэша происходит, когда это невозможно. Очевидно, предполагается, что чтение требуемых данных из кешей выполняется быстрее, чем повторное вычисление результата или чтение его из исходного хранилища данных. Таким образом, чем больше запросов можно обслужить из кеша, тем быстрее будет работать система.

    В заключение отметим, что кэширование — довольно простой способ повысить производительность. Это особенно верно по сравнению с оптимизацией алгоритмов, которая обычно является очень сложной и трудоемкой задачей.

    Почему кэширование важно

    Кэширование чрезвычайно важно, поскольку оно позволяет разработчикам добиться повышения производительности, иногда значительного. Как упоминалось ранее, это жизненно важно.

    В частности, ни пользователи, ни разработчики не хотят, чтобы приложения долго обрабатывали запросы. Как разработчики, мы хотели бы развернуть наиболее производительную версию наших приложений. И как пользователи мы готовы ждать всего несколько секунд, а иногда даже миллисекунд. Правда в том, что никто не любит тратить свое время на просмотр загружаемых сообщений.

    Кроме того, важность обеспечения высокой производительности настолько важна, что кэширование быстро стало неизбежной концепцией в компьютерных технологиях. Это означает, что его используют все больше и больше сервисов, что делает его практически вездесущим. Как следствие, если мы хотим конкурировать с множеством приложений на рынке, мы должны правильно внедрить системы кэширования. Кроме того, объяснение пользователям, почему наши системы работают медленно, может представлять собой проблему.

    Другим важным аспектом кэширования является то, что оно позволяет избежать каждый раз новых запросов или повторной обработки данных. Так что мы можем избежать накладных расходов, таких как сетевые накладные расходы, и уменьшить использование ЦП, особенно если запросы связаны со сложными разработками. Это может продлить срок службы наших машин или серверов. Кроме того, отказ от новых запросов снижает общее количество необходимых запросов, что может снизить стоимость вашей инфраструктуры. Фактически, при работе с облачными платформами или поставщиками общедоступных API, например, обычно выставляются счета за любое сетевое взаимодействие между их службами. Отличные побочные эффекты, не так ли?

    Проблемы

    Кэширование ни в коем случае не является простой практикой, и эта тема неизбежна. Давайте рассмотрим самые коварные из них.

    Проблема когерентности

    Поскольку всякий раз, когда данные кэшируются, создается копия, теперь есть две копии одних и тех же данных. Это означает, что со временем они могут расходиться. В двух словах, это проблема когерентности, которая представляет собой наиболее важную и сложную проблему, связанную с кэшированием. Нет конкретного решения, которое предпочтительнее другого, и лучший подход зависит от требований. Определение наилучшего механизма обновления или аннулирования кэша — одна из самых больших проблем, связанных с кэшированием, и, возможно, одна из самых сложных задач в информатике.

    Выбор данных для кэширования

    Кэшировать можно практически любые данные. Это означает, что выбор того, что должно находиться в нашем кеше, а что исключить, открыт для бесконечных возможностей. Таким образом, это может стать очень сложным решением. При решении этой проблемы необходимо учитывать некоторые аспекты. Во-первых, если мы ожидаем, что данные будут часто изменяться, нам не следует кэшировать их слишком долго. В противном случае мы можем предлагать пользователям недостоверные данные. С другой стороны, это также зависит от того, сколько времени мы можем терпеть устаревшие данные. Во-вторых, наш кеш всегда должен быть готов для хранения часто необходимых данных, требующих большого количества времени для генерации или извлечения. Идентификация этих данных — непростая задача, и вы рискуете заполнить наш кеш бесполезными данными. В-третьих, кэшируя большие данные, вы можете очень быстро заполнить кэш или, что еще хуже, использовать всю доступную память. Если ваша оперативная память совместно используется вашим приложением и вашей системой кэширования, это может легко стать проблемой, поэтому вам следует ограничить объем оперативной памяти, зарезервированной для кэширования.

    Что делать с промахами кэша

    Промахи кэша представляют собой временные затраты на наличие кэша. На самом деле кэш пропускает, создавая задержки, которых не было бы в системе, не использующей кэширование. Таким образом, чтобы извлечь выгоду из повышения скорости за счет наличия кеша, промахи кеша должны быть относительно низкими. В частности, они должны быть низкими по сравнению с кэш-попаданиями. Достичь этого результата непросто, и если он не будет достигнут, наша система кэширования может превратиться в не более чем накладные расходы.

    Типы кэширования

    Хотя кэширование является общей концепцией, существует несколько типов, которые выделяются среди остальных. Они представляют собой ключевые концепции для любых разработчиков, заинтересованных в понимании наиболее распространенных подходов к кэшированию, и их нельзя пропустить. Давайте посмотрим их все.

    Кэширование в памяти

    При таком подходе кэшированные данные хранятся непосредственно в ОЗУ, что, как предполагается, быстрее, чем обычная система хранения, в которой находятся исходные данные. Наиболее распространенная реализация этого типа кэширования основана на базе данных ключ-значение. Их можно рассматривать как наборы пар ключ-значение. 9Ключ 0085 представлен уникальным значением, а значение — кэшированными данными.

    По сути, это означает, что каждая часть данных идентифицируется уникальным значением. Указав это значение, база данных «ключ-значение» вернет связанное значение. Такое решение является быстрым, эффективным и простым для понимания. Вот почему это обычно предпочтительный подход для разработчиков, которые пытаются создать уровень кэширования.

    Кэширование базы данных

    Каждая база данных обычно имеет определенный уровень кэширования. В частности, внутренний кеш обычно используется, чтобы избежать чрезмерных запросов к базе данных. Кэшируя результат последних выполненных запросов, база данных может немедленно предоставить ранее кэшированные данные. Таким образом, в течение периода времени, в течение которого нужные кэшированные данные действительны, база данных может избегать выполнения запросов. Хотя каждая база данных может реализовать это по-своему, наиболее популярный подход основан на использовании хэш-таблицы, в которой хранятся пары ключ-значение. Как и раньше, ключ используется для поиска значения. Обратите внимание, что такой тип кеша обычно предоставляется по умолчанию технологиями ORM (Object Relational Mapping).

    Веб-кэширование

    Его можно разделить на две дополнительные подкатегории:

    Кэширование веб-клиента

    Этот тип кэша знаком большинству пользователей Интернета и хранится на клиентах. Поскольку он обычно является частью браузеров, его также называют Кэширование веб-браузера . Он работает очень интуитивно. Когда браузер впервые загружает веб-страницу, он сохраняет ресурсы страницы, такие как текст, изображения, таблицы стилей, сценарии и медиафайлы. При следующем открытии той же страницы браузер может искать в кэше ресурсы, которые ранее были кэшированы, и извлекать их с компьютера пользователя. Как правило, это намного быстрее, чем загружать их из сети.

    Кэширование веб-сервера

    Это механизм, предназначенный для хранения ресурсов на стороне сервера для повторного использования. В частности, такой подход полезен при работе с динамически генерируемым контентом, для создания которого требуется время. И наоборот, это бесполезно в случае статического контента. Кэширование веб-сервера предотвращает перегрузку серверов, сокращает объем выполняемой работы и повышает скорость доставки страниц.

    Кэширование CDN

    CDN означает Сеть доставки контента и предназначен для кэширования контента, такого как веб-страницы, таблицы стилей, скрипты и медиафайлы, на прокси-серверах. Его можно рассматривать как систему шлюзов между пользователем и исходным сервером, где хранятся его ресурсы. Когда пользователю требуется ресурс, прокси-сервер перехватывает его и проверяет, есть ли у него копия. Если это так, ресурс немедленно доставляется пользователю; в противном случае запрос перенаправляется на исходный сервер. Эти прокси-серверы размещены в огромном количестве мест по всему миру, и запросы пользователей динамически перенаправляются на ближайший из них. Таким образом, ожидается, что они будут ближе к конечным пользователям, чем исходные серверы, что означает снижение задержки в сети. Кроме того, это также уменьшает количество запросов к исходным серверам.

    Заключение

    В этой статье мы рассмотрели, что такое кэширование и почему оно приобретает все большее значение в информатике. В то же время очень важно не недооценивать угрозы и риски, связанные с кэшированием. Внедрение правильно определенной системы кэширования — непростая задача, требующая времени и опыта. Вот почему знание наиболее важных типов кэш-памяти имеет основополагающее значение для проектирования правильной системы. Как показано, их можно свести к очень ограниченному набору. Освоение их всех должно быть миссией каждого разработчика. В заключение, кэширование — это неизбежное понятие, и объяснение его общих понятий, на что была нацелена эта статья.

    No related posts.