M

MLOG

Lietuvių

Sužinokite apie efektyvias spartinančiosios atmintinės strategijas, skirtas pagerinti saityno programų našumą, sumažinti delsą ir pagerinti naudotojų patirtį. Naršykite naršyklės, serverio, CDN spartinimą ir kt.

Spartinančiosios atmintinės strategijos saityno programoms: išsamus vadovas

Šiuolaikiniame sparčiai besivystančiame skaitmeniniame pasaulyje naudotojai tikisi, kad saityno programos reaguos greitai ir operatyviai pateiks turinį. Lėtas įkėlimo laikas gali sukelti nusivylimą, sesijų nutraukimą ir galiausiai neigiamai paveikti verslo rodiklius. Spartinančioji atmintinė (angl. Caching) yra esminė technika, skirta pagerinti saityno programų našumą, saugant dažnai naudojamus duomenis ir pateikiant juos iš spartinančiosios atmintinės, užuot kiekvieną kartą gaunant iš pradinio šaltinio. Šiame vadove pateikiama išsami įvairių spartinančiosios atmintinės strategijų, taikomų saityno programoms, apžvalga, skirta pasaulinei auditorijai, turinčiai įvairių poreikių ir techninių žinių.

Kodėl spartinančioji atmintinė yra svarbi

Spartinančioji atmintinė suteikia keletą svarbių privalumų:

Spartinančiosios atmintinės tipai

Yra keletas spartinančiosios atmintinės technikų tipų, kurių kiekvienas turi savo privalumų ir trūkumų. Kurią iš jų naudoti, priklauso nuo konkrečių programos reikalavimų.

1. Naršyklės spartinančioji atmintinė

Naršyklės spartinančioji atmintinė yra pagrindinė spartinančiosios atmintinės forma, apimanti statinių išteklių (pvz., paveikslėlių, CSS, „JavaScript“ failų) saugojimą tiesiogiai naudotojo naršyklėje. Kai naudotojas vėl apsilanko svetainėje, naršyklė gali gauti šiuos išteklius iš savo spartinančiosios atmintinės, užuot juos vėl siuntusis iš serverio. Tai ženkliai pagreitina puslapio įkėlimo laiką grįžtantiems lankytojams.

Kaip tai veikia:

Serveris siunčia HTTP antraštes, kurios nurodo naršyklei, kiek laiko kaupti konkrečius išteklius. Dažniausiai naudojamos antraštės:

Pavyzdys:

Cache-Control: public, max-age=3600

Ši antraštė nurodo naršyklei kaupti išteklių vieną valandą (3600 sekundžių).

Geriausios praktikos:

2. Serverio spartinančioji atmintinė

Serverio spartinančioji atmintinė apima duomenų saugojimą serveryje, siekiant sumažinti duomenų bazių ir kitų vidinių sistemų (angl. backend) apkrovą. Tai gali žymiai pagerinti atsakymo laiką, ypač dažnai naudojamiems duomenims arba skaičiavimams imlioms operacijoms.

Serverio spartinančiosios atmintinės tipai:

Operatyviosios atminties spartinančioji atmintinė su Redis ir Memcached:

Redis: Atvirojo kodo operatyviosios atminties duomenų struktūrų saugykla, kurią galima naudoti kaip spartinančiąją atmintinę, pranešimų tarpininką ir duomenų bazę. Redis palaiko įvairias duomenų struktūras, įskaitant eilutes, sąrašus, aibes ir maišos lenteles (hashes), todėl yra labai universali. Ji taip pat siūlo tokias funkcijas kaip išliekamumas (persistence), replikacija ir pub/sub.

Memcached: Didelio našumo, paskirstyta atminties objektų spartinimo sistema. Memcached yra paprastesnė už Redis ir pirmiausia skirta kaupti „rakto-reikšmės“ poras. Ji žinoma dėl savo greičio ir plečiamumo.

Pavyzdys (naudojant Redis su Python `redis` biblioteka):

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("Gaunama iš spartinančiosios atmintinės")
        return profile_data.decode('utf-8') # dekoduoti baitus į eilutę
    else:
        print("Gaunama iš duomenų bazės")
        # Imituojamas gavimas iš duomenų bazės
        profile_data = "{\"name\": \"Jonas Jonaitis\", \"age\": 30, \"location\": \"Londonas\"}"
        r.set(cache_key, profile_data, ex=3600)  # Saugoti spartinančiojoje atmintinėje 1 valandą
        return profile_data

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

profile = get_user_profile(user_id)  # Prisijungus dar kartą, duomenys bus gauti iš spartinančiosios atmintinės
print(profile)

Geriausios praktikos:

3. Turinio pristatymo tinklo (CDN) spartinančioji atmintinė

Turinio pristatymo tinklas (CDN) yra geografiškai paskirstytas serverių tinklas, kuris kaupia statinį turinį (pvz., paveikslėlius, CSS, „JavaScript“ failus, vaizdo įrašus) ir pristato jį naudotojams iš arčiausiai jų esančio serverio. Tai žymiai sumažina delsą ir pagerina naudotojo patirtį, ypač naudotojams skirtingose pasaulio dalyse. CDN yra būtini pasaulinėms saityno programoms.

Kaip tai veikia:

  1. Naudotojas paprašo ištekliaus (pvz., paveikslėlio) iš saityno programos.
  2. CDN patikrina, ar išteklius jau yra sukauptas arčiausiai naudotojo esančiame serveryje.
  3. Jei išteklius yra sukauptas, CDN jį pristato naudotojui.
  4. Jei išteklius nėra sukauptas, CDN jį gauna iš pagrindinio serverio, kaupia savo serveryje ir pristato naudotojui.

Populiarūs CDN:

Pavyzdys (konfigūruojant Cloudflare):

Paprastai jūs sukonfigūruotumėte savo domeno DNS įrašus, kad jie nukreiptų į Cloudflare vardų serverius (nameservers). Tada Cloudflare valdymo skydelyje galite konfigūruoti spartinimo taisykles, saugumo nustatymus ir kitus našumo optimizavimus.

Geriausios praktikos:

4. Perimetro spartinančioji atmintinė (angl. Edge Caching)

Perimetro spartinančioji atmintinė yra pažangesnė spartinimo forma, apimanti duomenų ir logikos perkėlimą arčiau naudotojo, diegiant spartinančiąsias atmintines tinklo perimetre, paprastai CDN infrastruktūroje. Tai leidžia pasiekti dar greitesnį atsakymo laiką ir sumažinti delsą, nes užklausos tvarkomos arčiau naudotojo buvimo vietos. Perimetro spartinančioji atmintinė gali apimti ne tik statinių išteklių, bet ir dinaminio turinio kaupimą ir net beserverių funkcijų vykdymą perimetre.

Perimetro spartinančiosios atmintinės privalumai:

Pavyzdys:

Įsivaizduokite el. prekybos svetainę, kuri rodo produktų kainas naudotojo vietine valiuta. Naudojant perimetro spartinančiąją atmintinę, valiutos konvertavimo logika gali būti vykdoma perimetre, todėl naudotojai Europoje mato kainas eurais, o naudotojai Japonijoje – jenomis. Tai pašalina poreikį visas užklausas nukreipti atgal į pagrindinį serverį valiutos konvertavimui.

Technologijos, naudojamos perimetro spartinančiajai atmintinei:

5. Objektų spartinančioji atmintinė

Objektų spartinančioji atmintinė yra technika, naudojama brangių operacijų, tokių kaip sudėtingos duomenų bazės užklausos ar API iškvietimai, rezultatams saugoti kaip objektams atmintyje. Kai ta pati operacija vėl paprašoma, grąžinamas sukauptas objektas, užuot iš naujo vykdžius operaciją. Tai gali žymiai pagerinti našumą, ypač programoms, kurios daug kartų kartoja tas pačias brangias operacijas.

Dažniausi naudojimo atvejai:

Pavyzdys (kaupiant duomenų bazės užklausų rezultatus):


# Darant prielaidą, kad turite duomenų bazės ryšio objektą `db`

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

  if cached_products:
    print("Gaunami produktai iš spartinančiosios atmintinės")
    return cached_products
  else:
    print("Gaunami produktai iš duomenų bazės")
    products = db.query("SELECT * FROM products WHERE category_id = %s", category_id)
    cache.set(cache_key, products, timeout=300) # Saugoti spartinančiojoje atmintinėje 5 minutes
    return products

Spartinančiosios atmintinės anuliavimo strategijos

Spartinančiosios atmintinės anuliavimas yra procesas, kurio metu pasenę duomenys pašalinami iš spartinančiosios atmintinės, kai pasikeičia pagrindiniai duomenys. Tai yra kritinis spartinimo aspektas, nes pasenusių duomenų pateikimas gali lemti neteisingos ar pasenusios informacijos rodymą naudotojams.

Įprastos anuliavimo strategijos:

Svarstymai dėl spartinančiosios atmintinės anuliavimo:

Tinkamos spartinančiosios atmintinės strategijos pasirinkimas

Geriausia spartinančiosios atmintinės strategija priklauso nuo konkrečių saityno programos reikalavimų, įskaitant:

Pasauliniai aspektai

Kuriant spartinančiosios atmintinės strategiją pasaulinei auditorijai, atsižvelkite į šiuos dalykus:

Stebėjimas ir optimizavimas

Būtina stebėti spartinančiosios atmintinės našumą, kad būtų galima nustatyti ir išspręsti bet kokias problemas. Pagrindiniai stebimi rodikliai:

Įrankiai spartinančiosios atmintinės našumui stebėti:

Išvada

Spartinančioji atmintinė yra galinga technika, skirta pagerinti saityno programų našumą ir naudotojų patirtį. Suprasdami skirtingus spartinančiosios atmintinės strategijų tipus ir efektyviai juos įgyvendindami, kūrėjai gali kurti greitas, jautriai reaguojančias ir plečiamas saityno programas, pritaikytas pasaulinei auditorijai. Nepamirškite atsižvelgti į konkrečius savo programos reikalavimus, pasirinkti tinkamas spartinimo technologijas ir stebėti našumą, kad užtikrintumėte, jog jūsų spartinimo strategija veikia efektyviai. Strateginis spartinančiosios atmintinės naudojimas lemia geresnę naudotojų patirtį, mažesnes infrastruktūros išlaidas ir galiausiai didesnę verslo sėkmę.