M

MLOG

Latviešu

Efektīvas kešatmiņas stratēģijas tīmekļa lietotnēm: uzlabojiet veiktspēju, samaziniet latentumu, uzlabojiet lietotāju pieredzi. Pārlūkprogrammas, servera puses, CDN kešatmiņa un vairāk.

Kešatmiņas stratēģijas tīmekļa lietojumprogrammām: Visaptverošs ceļvedis

Mūsdienu straujajā digitālajā pasaulē lietotāji sagaida, ka tīmekļa lietojumprogrammas būs atsaucīgas un nodrošinās saturu ātri. Lēns ielādes laiks var radīt vilšanos, sesiju pārtraukšanu un galu galā negatīvi ietekmēt biznesa rādītājus. Kešatmiņa ir būtiska metode tīmekļa lietojumprogrammu veiktspējas uzlabošanai, saglabājot bieži piekļūstamus datus un pasniedzot tos no kešatmiņas, nevis katru reizi izgūstot no sākotnējā avota. Šis ceļvedis sniedz visaptverošu pārskatu par dažādām kešatmiņas stratēģijām, kas piemērojamas tīmekļa lietojumprogrammām, un ir paredzēts globālai auditorijai ar dažādām vajadzībām un tehniskajām zināšanām.

Kāpēc kešatmiņa ir svarīga

Kešatmiņa piedāvā vairākas ievērojamas priekšrocības:

Kešatmiņas veidi

Ir pieejami vairāki kešatmiņas tehnikas veidi, katram no kuriem ir savas stiprās puses un vājības. Izvēle, kuru izmantot, ir atkarīga no lietojumprogrammas specifiskajām prasībām.

1. Pārlūkprogrammas kešatmiņa

Pārlūkprogrammas kešatmiņa ir visvienkāršākā kešatmiņas forma, kas ietver statisku resursu (piemēram, attēlu, CSS, JavaScript failu) glabāšanu tieši lietotāja pārlūkprogrammas kešatmiņā. Kad lietotājs atkārtoti apmeklē vietni, pārlūkprogramma var izgūt šos resursus no savas kešatmiņas, nevis lejupielādēt tos no servera vēlreiz. Tas dramatiski paātrina lapas ielādes laiku atkārtotiem apmeklētājiem.

Kā tas darbojas:

Serveris nosūta HTTP galvenes, kas norāda pārlūkprogrammai, cik ilgi kešot konkrētus resursus. Bieži izmantotās galvenes ietver:

Piemērs:

Cache-Control: public, max-age=3600

Šī galvene norāda pārlūkprogrammai kešot resursu uz vienu stundu (3600 sekundēm).

Labākā prakse:

2. Servera puses kešatmiņa

Servera puses kešatmiņa ietver datu glabāšanu serverī, lai samazinātu slodzi datu bāzēm un citām aizmugures sistēmām. Tas var ievērojami uzlabot atbildes laiku, īpaši bieži piekļūstamiem datiem vai skaitļošanas ziņā dārgām operācijām.

Servera puses kešatmiņas veidi:

Atmiņas kešatmiņa ar Redis un Memcached:

Redis: Atvērtā koda, atmiņas datu struktūru glabātuve, ko var izmantot kā kešatmiņu, ziņojumu starpnieku un datu bāzi. Redis atbalsta dažādas datu struktūras, tostarp virknes, sarakstus, kopas un hešus, padarot to ļoti daudzpusīgu. Tā piedāvā arī tādas funkcijas kā noturība, replicēšana un pub/sub.

Memcached: Augstas veiktspējas, izplatīta atmiņas objektu kešatmiņas sistēma. Memcached ir vienkāršāks par Redis un galvenokārt paredzēts atslēgu-vērtību pāru kešatmiņošanai. Tas ir pazīstams ar savu ātrumu un mērogojamību.

Piemērs (izmantojot Redis Python valodā ar bibliotēku `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)

Labākā prakse:

3. Satura piegādes tīkla (CDN) kešatmiņa

Satura piegādes tīkls (CDN) ir ģeogrāfiski izplatīts serveru tīkls, kas kešo statisku saturu (piemēram, attēlus, CSS, JavaScript failus, videoklipus) un piegādā to lietotājiem no servera, kas atrodas vistuvāk viņu atrašanās vietai. Tas ievērojami samazina latentumu un uzlabo lietotāja pieredzi, īpaši lietotājiem dažādās pasaules daļās. CDN ir būtiski globālām tīmekļa lietojumprogrammām.

Kā tas darbojas:

  1. Lietotājs pieprasa resursu (piemēram, attēlu) no tīmekļa lietojumprogrammas.
  2. CDN pārbauda, vai resurss jau ir kešots serverī, kas atrodas vistuvāk lietotājam.
  3. Ja resurss ir kešots, CDN to piegādā lietotājam.
  4. Ja resurss nav kešots, CDN to izgūst no avota servera, kešo to savā serverī un piegādā to lietotājam.

Populāri CDN:

Piemērs (Cloudflare konfigurēšana):

Parasti jūs konfigurētu sava domēna DNS ierakstus, lai tie norādītu uz Cloudflare nosaukumu serveriem. Pēc tam Cloudflare informācijas panelī varat konfigurēt kešatmiņas noteikumus, drošības iestatījumus un citus veiktspējas optimizācijas pasākumus.

Labākā prakse:

4. Malu kešatmiņa (Edge Caching)

Malu kešatmiņa (Edge caching) ir progresīvāka kešatmiņas forma, kas ietver datu un loģikas pārvietošanu tuvāk lietotājam, izvietojot kešatmiņas tīkla malā, parasti CDN infrastruktūrā. Tas nodrošina vēl ātrāku atbildes laiku un samazinātu latentumu, jo pieprasījumi tiek apstrādāti tuvāk lietotāja atrašanās vietai. Malu kešatmiņa var ietvert ne tikai statisku resursu kešatmiņošanu, bet arī dinamisku saturu un pat serverless funkciju izpildi malā.

Malu kešatmiņas priekšrocības:

Piemērs:

Iedomājieties e-komercijas vietni, kas produkta cenas attēlo lietotāja vietējā valūtā. Izmantojot malu kešatmiņu, valūtas konvertācijas loģika var tikt izpildīta tīkla malā, lai lietotāji Eiropā redzētu cenas eiro, bet lietotāji Japānā – jenās. Tas novērš nepieciešamību visus pieprasījumus maršrutēt atpakaļ uz avota serveri valūtas konvertācijai.

Tehnoloģijas, ko izmanto malu kešatmiņošanai:

5. Objektu kešatmiņa

Objektu kešatmiņa ir tehnika, ko izmanto, lai atmiņā glabātu dārgu operāciju, piemēram, sarežģītu datu bāzes vaicājumu vai API izsaukumu, rezultātus kā objektus. Kad tā pati operācija tiek pieprasīta atkārtoti, tiek atgriezts kešotais objekts, nevis atkārtoti izpildīta operācija. Tas var ievērojami uzlabot veiktspēju, īpaši lietojumprogrammām, kas atkārtoti veic daudzas tās pašas dārgās operācijas.

Bieži lietošanas gadījumi:

Piemērs (datu bāzes vaicājumu rezultātu kešatmiņošana):


# Pieņemot, ka jums ir datu bāzes savienojuma objekts `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("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

Kešatmiņas anulēšanas stratēģijas

Kešatmiņas anulēšana ir novecojušu datu noņemšanas process no kešatmiņas, mainoties pamatdatiem. Tas ir būtisks kešatmiņas aspekts, jo novecojušu datu pasniegšana var izraisīt nepareizas vai novecojušas informācijas parādīšanos lietotājiem.

Bieži izmantotās anulēšanas stratēģijas:

Apsvērumi kešatmiņas anulēšanai:

Pareizas kešatmiņas stratēģijas izvēle

Labākā kešatmiņas stratēģija ir atkarīga no tīmekļa lietojumprogrammas specifiskajām prasībām, tostarp:

Globālie apsvērumi

Izstrādājot kešatmiņas stratēģiju globālai auditorijai, ņemiet vērā šādus faktorus:

Uzraudzība un optimizācija

Ir būtiski uzraudzīt kešatmiņas veiktspēju, lai identificētu un novērstu visas problēmas. Galvenie rādītāji, kas jāuzrauga, ietver:

Rīki kešatmiņas veiktspējas uzraudzībai ietver:

Secinājums

Kešatmiņa ir spēcīga tehnika tīmekļa lietojumprogrammu veiktspējas uzlabošanai un lietotāja pieredzes bagātināšanai. Izprotot dažādus kešatmiņas stratēģiju veidus un efektīvi tos ievišot, izstrādātāji var izveidot ātras, atsaucīgas un mērogojamas tīmekļa lietojumprogrammas, kas apkalpo globālu auditoriju. Atcerieties ņemt vērā savas lietojumprogrammas specifiskās prasības, izvēlēties atbilstošas kešatmiņas tehnoloģijas un uzraudzīt veiktspēju, lai nodrošinātu, ka jūsu kešatmiņas stratēģija darbojas efektīvi. Stratēģiska kešatmiņas izmantošana nodrošina labāku lietotāja pieredzi, zemākas infrastruktūras izmaksas un galu galā lielākus biznesa panākumus.