M

MLOG

فارسی

استراتژی‌های مؤثر کشینگ را برای برنامه‌های وب کاوش کنید تا عملکرد را بهبود بخشید، تأخیر را کاهش دهید و تجربه کاربری را در سراسر جهان افزایش دهید. درباره کشینگ مرورگر، کشینگ سمت سرور، کشینگ CDN و موارد دیگر بیاموزید.

استراتژی‌های کشینگ برای برنامه‌های وب: راهنمای جامع

در دنیای دیجیتال پرسرعت امروز، کاربران انتظار دارند برنامه‌های وب پاسخگو باشند و محتوا را به سرعت ارائه دهند. زمان بارگذاری کند می‌تواند منجر به سرخوردگی، جلسات رها شده و در نهایت، تأثیر منفی بر معیارهای کسب‌وکار شود. کشینگ یک تکنیک حیاتی برای بهبود عملکرد برنامه وب است که با ذخیره داده‌های پردسترسی و ارائه آن از حافظه پنهان به جای بازیابی آن از منبع اصلی در هر بار. این راهنما مروری جامع بر استراتژی‌های مختلف کشینگ قابل اجرا برای برنامه‌های وب ارائه می‌دهد و به مخاطبان جهانی با نیازهای متنوع و پیشینه‌های فنی می‌پردازد.

چرا کشینگ مهم است

کشینگ مزایای قابل توجهی را ارائه می‌دهد:

انواع کشینگ

انواع مختلفی از تکنیک‌های کشینگ وجود دارد که هر کدام نقاط قوت و ضعف خاص خود را دارند. انتخاب آنچه باید استفاده شود بستگی به الزامات خاص برنامه دارد.

1. کشینگ مرورگر

کشینگ مرورگر ابتدایی‌ترین شکل کشینگ است و شامل ذخیره دارایی‌های ایستا (مانند تصاویر، فایل‌های CSS، JavaScript) مستقیماً در مرورگر کاربر است. هنگامی که کاربر دوباره از وب‌سایت بازدید می‌کند، مرورگر می‌تواند این دارایی‌ها را از حافظه پنهان خود بازیابی کند به جای اینکه دوباره آنها را از سرور دانلود کند. این امر زمان بارگذاری صفحه را برای بازدیدکنندگان بازگشتی به طور چشمگیری افزایش می‌دهد.

نحوه کار:

سرور هدرهای HTTP را ارسال می‌کند که به مرورگر دستور می‌دهد چگونه منابع خاص را برای چه مدت کش کند. هدرهای رایج عبارتند از:

مثال:

Cache-Control: public, max-age=3600

این هدر به مرورگر می‌گوید که منبع را برای یک ساعت (3600 ثانیه) کش کند.

بهترین شیوه‌ها:

2. کشینگ سمت سرور

کشینگ سمت سرور شامل ذخیره داده‌ها در سرور برای کاهش بار پایگاه‌های داده و سایر سیستم‌های پشتیبان است. این می‌تواند زمان پاسخ را به طور قابل توجهی بهبود بخشد، به خصوص برای داده‌های پردسترسی یا عملیات محاسباتی سنگین.

انواع کشینگ سمت سرور:

کشینگ در حافظه با Redis و Memcached:

Redis: یک فروشگاه ساختار داده در حافظه منبع باز که می‌تواند به عنوان حافظه پنهان، کارگزار پیام و پایگاه داده استفاده شود. Redis از ساختارهای داده مختلفی از جمله رشته‌ها، لیست‌ها، مجموعه‌ها و هش‌ها پشتیبانی می‌کند که آن را بسیار همه‌کاره می‌کند. همچنین ویژگی‌هایی مانند پایداری، تکثیر و pub/sub را ارائه می‌دهد.

Memcached: یک سیستم کشینگ اشیاء در حافظه توزیع شده با کارایی بالا. Memcached ساده‌تر از Redis است و عمدتاً برای کش کردن جفت‌های کلید-مقدار طراحی شده است. این به خاطر سرعت و مقیاس‌پذیری آن شناخته شده است.

مثال (استفاده از Redis در پایتون با کتابخانه `redis`):

import redis

r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)

def get_user_profile(user_id):
    cache_key = f"user:{user_id}:profile"
    profile_data = r.get(cache_key)

    if profile_data:
        print("Fetching from cache")
        return profile_data.decode('utf-8') # decode bytes to string
    else:
        print("Fetching from database")
        # Simulate fetching from a database
        profile_data = "{\"name\": \"John Doe\", \"age\": 30, \"location\": \"London\"}"
        r.set(cache_key, profile_data, ex=3600)  # Cache for 1 hour
        return profile_data

user_id = 123
profile = get_user_profile(user_id)
print(profile)

profile = get_user_profile(user_id)  # Accessing again will retrieve from cache
print(profile)

بهترین شیوه‌ها:

3. کشینگ شبکه تحویل محتوا (CDN)

شبکه تحویل محتوا (CDN) یک شبکه سرور توزیع شده جغرافیایی است که محتوای ایستا (مانند تصاویر، CSS، فایل‌های JavaScript، ویدئوها) را کش می‌کند و آن را از سرور نزدیکترین به موقعیت مکانی کاربر به آنها تحویل می‌دهد. این امر تأخیر را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد و تجربه کاربر را بهبود می‌بخشد، به خصوص برای کاربران در نقاط مختلف جهان. CDNها برای برنامه‌های وب جهانی ضروری هستند.

نحوه کار:

  1. کاربر درخواستی برای یک منبع (مانند یک تصویر) از برنامه وب ارائه می‌دهد.
  2. CDN بررسی می‌کند که آیا منبع از قبل در سرور نزدیکترین به کاربر کش شده است یا خیر.
  3. اگر منبع کش شده باشد، CDN آن را به کاربر تحویل می‌دهد.
  4. اگر منبع کش نشده باشد، CDN آن را از سرور مبدأ بازیابی می‌کند، آن را در سرور خود کش می‌کند و آن را به کاربر تحویل می‌دهد.

CDNهای محبوب:

مثال (پیکربندی Cloudflare):

به طور معمول، شما رکوردهای DNS دامنه خود را پیکربندی می‌کنید تا به سرورهای نام Cloudflare اشاره کنند. سپس، در داشبورد Cloudflare، می‌توانید قوانین کشینگ، تنظیمات امنیتی و سایر بهینه‌سازی‌های عملکرد را پیکربندی کنید.

بهترین شیوه‌ها:

4. کشینگ لبه (Edge Caching)

کشینگ لبه یک شکل پیشرفته‌تر کشینگ است که شامل انتقال داده‌ها و منطق به نزدیک کاربر با استقرار حافظه‌های پنهان در لبه شبکه، معمولاً در زیرساخت CDN است. این امر امکان زمان‌های پاسخگویی سریع‌تر و کاهش تأخیر را فراهم می‌کند، زیرا درخواست‌ها در نزدیکی موقعیت مکانی کاربر مدیریت می‌شوند. کشینگ لبه می‌تواند شامل کش کردن نه تنها دارایی‌های ایستا، بلکه محتوای پویا و حتی اجرای توابع بدون سرور در لبه باشد.

مزایای کشینگ لبه:

مثال:

یک وب‌سایت تجارت الکترونیک را تصور کنید که قیمت محصولات را به ارز محلی کاربر نمایش می‌دهد. با کشینگ لبه، منطق تبدیل ارز می‌تواند در لبه اجرا شود، بنابراین کاربران در اروپا قیمت‌ها را به یورو می‌بینند در حالی که کاربران در ژاپن قیمت‌ها را به ین می‌بینند. این امر نیاز به مسیریابی مجدد همه درخواست‌ها به سرور مبدأ برای تبدیل ارز را از بین می‌برد.

فناوری‌های مورد استفاده برای کشینگ لبه:

5. کشینگ اشیاء

کشینگ اشیاء تکنیکی است که برای ذخیره نتایج عملیات پرهزینه، مانند پرس و جوهای پایگاه داده پیچیده یا فراخوانی‌های API، به عنوان اشیاء در حافظه استفاده می‌شود. هنگامی که همان عملیات دوباره درخواست می‌شود، شیء کش شده به جای اجرای مجدد عملیات بازگردانده می‌شود. این می‌تواند عملکرد را به طور قابل توجهی بهبود بخشد، به خصوص برای برنامه‌هایی که بسیاری از عملیات پرهزینه یکسان را به طور مکرر انجام می‌دهند.

موارد استفاده رایج:

مثال (کش کردن نتایج پرس و جو پایگاه داده):


# فرض می‌کنید یک شیء اتصال پایگاه داده `db` دارید

def get_products_by_category(category_id):
  cache_key = f"products:category:{category_id}"
  cached_products = cache.get(cache_key)

  if cached_products:
    print("Fetching products from cache")
    return cached_products
  else:
    print("Fetching products from database")
    products = db.query("SELECT * FROM products WHERE category_id = %s", category_id)
    cache.set(cache_key, products, timeout=300) # Cache for 5 minutes
    return products

استراتژی‌های ابطال کش

ابطال کش فرآیند حذف داده‌های منقضی شده از حافظه پنهان هنگام تغییر داده‌های زیربنایی است. این یک جنبه حیاتی کشینگ است، زیرا ارائه داده‌های منقضی شده می‌تواند منجر به نمایش اطلاعات نادرست یا منسوخ شده به کاربران شود.

استراتژی‌های ابطال رایج:

ملاحظات برای ابطال کش:

انتخاب استراتژی کشینگ مناسب

بهترین استراتژی کشینگ به الزامات خاص برنامه وب بستگی دارد، از جمله:

ملاحظات جهانی

هنگام طراحی استراتژی کشینگ برای مخاطبان جهانی، موارد زیر را در نظر بگیرید:

نظارت و بهینه‌سازی

نظارت بر عملکرد حافظه پنهان برای شناسایی و رفع هرگونه مشکل ضروری است. معیارهای کلیدی که باید نظارت شوند عبارتند از:

ابزارهای نظارت بر عملکرد حافظه پنهان عبارتند از:

نتیجه‌گیری

کشینگ یک تکنیک قدرتمند برای بهبود عملکرد برنامه وب و ارتقاء تجربه کاربری است. با درک انواع مختلف استراتژی‌های کشینگ و پیاده‌سازی مؤثر آنها، توسعه‌دهندگان می‌توانند برنامه‌های وبی ایجاد کنند که سریع، پاسخگو و مقیاس‌پذیر باشند و به مخاطبان جهانی پاسخ دهند. به یاد داشته باشید که الزامات خاص برنامه خود را در نظر بگیرید، فناوری‌های کشینگ مناسب را انتخاب کنید و عملکرد را نظارت کنید تا اطمینان حاصل شود که استراتژی کشینگ شما به طور مؤثر کار می‌کند. استفاده استراتژیک از کشینگ منجر به تجربیات کاربری بهتر، هزینه‌های زیرساختی کمتر و در نهایت موفقیت بیشتر کسب‌وکار می‌شود.

استراتژی‌های کشینگ برای برنامه‌های وب: راهنمای جامع | MLOG