M

MLOG

Українська

Дослідіть ефективні стратегії кешування для веб-застосунків, щоб покращити продуктивність, зменшити затримку та покращити користувацький досвід у всьому світі. Дізнайтеся про кешування браузера, кешування на стороні сервера, CDN-кешування та інше.

Стратегії кешування для веб-застосунків: вичерпний посібник

У сучасному швидкоплинному цифровому світі користувачі очікують, що веб-застосунки будуть швидко реагувати та швидко доставляти контент. Повільний час завантаження може призвести до розчарування, покинутих сеансів і, зрештою, негативного впливу на бізнес-показники. Кешування є важливим методом покращення продуктивності веб-застосунків шляхом зберігання даних, до яких часто звертаються, і надання їх із кешу замість того, щоб кожного разу отримувати їх із оригінального джерела. Цей посібник містить вичерпний огляд різних стратегій кешування, застосовних до веб-застосунків, орієнтованих на глобальну аудиторію з різними потребами та технічним досвідом.

Чому кешування важливе

Кешування пропонує кілька значних переваг:

Типи кешування

Існує кілька типів методів кешування, кожен зі своїми сильними та слабкими сторонами. Вибір того, який використовувати, залежить від конкретних вимог застосунку.

1. Кешування браузера

Кешування браузера є найпростішою формою кешування та передбачає зберігання статичних ресурсів (наприклад, зображень, CSS, файлів JavaScript) безпосередньо в браузері користувача. Коли користувач повторно відвідує веб-сайт, браузер може отримати ці ресурси зі свого кешу, а не завантажувати їх знову з сервера. Це значно прискорює час завантаження сторінки для користувачів, які повертаються.

Як це працює:

Сервер надсилає HTTP-заголовки, які вказують браузеру, як довго кешувати певні ресурси. Загальні заголовки включають:

Приклад:

Cache-Control: public, max-age=3600

Цей заголовок повідомляє браузеру кешувати ресурс протягом однієї години (3600 секунд).

Рекомендації:

2. Кешування на стороні сервера

Кешування на стороні сервера передбачає зберігання даних на сервері для зменшення навантаження на бази даних та інші серверні системи. Це може значно покращити час відповіді, особливо для даних, до яких часто звертаються, або для обчислювально витратних операцій.

Типи кешування на стороні сервера:

Кешування в пам'яті за допомогою Redis і Memcached:

Redis: Сховище структури даних із відкритим вихідним кодом у пам'яті, яке можна використовувати як кеш, брокер повідомлень і базу даних. Redis підтримує різні структури даних, включаючи рядки, списки, набори та хеші, що робить його дуже універсальним. Він також пропонує такі функції, як стійкість, реплікація та pub/sub.

Memcached: Високопродуктивна розподілена система кешування об'єктів у пам'яті. Memcached простіший за Redis і в основному розроблений для кешування пар ключ-значення. Він відомий своєю швидкістю та масштабованістю.

Приклад (використання Redis у Python з бібліотекою `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)

Рекомендації:

3. Кешування мережі доставки контенту (CDN)

Мережа доставки контенту (CDN) — це географічно розподілена мережа серверів, яка кешує статичний контент (наприклад, зображення, CSS, файли JavaScript, відео) і доставляє його користувачам із сервера, найближчого до їхнього розташування. Це значно зменшує затримку та покращує користувацький досвід, особливо для користувачів у різних частинах світу. CDN є важливими для глобальних веб-застосунків.

Як це працює:

  1. Користувач запитує ресурс (наприклад, зображення) з веб-застосунку.
  2. CDN перевіряє, чи вже кешований ресурс на сервері, найближчому до користувача.
  3. Якщо ресурс кешований, CDN доставляє його користувачеві.
  4. Якщо ресурс не кешований, CDN отримує його з вихідного сервера, кешує його на своєму сервері та доставляє його користувачеві.

Популярні CDN:

Приклад (налаштування Cloudflare):

Зазвичай ви налаштовуєте записи DNS вашого домену так, щоб вони вказували на сервери імен Cloudflare. Потім на інформаційній панелі Cloudflare ви можете налаштувати правила кешування, параметри безпеки та інші оптимізації продуктивності.

Рекомендації:

4. Кешування на периферії

Кешування на периферії — це більш удосконалена форма кешування, яка передбачає переміщення даних і логіки ближче до користувача шляхом розгортання кешів на периферії мережі, зазвичай в інфраструктурі CDN. Це дозволяє ще швидше час відповіді та зменшує затримку, оскільки запити обробляються ближче до розташування користувача. Кешування на периферії може включати кешування не лише статичних ресурсів, але й динамічного контенту та навіть виконання безсерверних функцій на периферії.

Переваги кешування на периферії:

Приклад:

Уявіть собі веб-сайт електронної комерції, який відображає ціни на продукти в місцевій валюті користувача. Завдяки кешуванню на периферії логіку конвертації валюти можна виконати на периферії, тому користувачі в Європі бачать ціни в євро, а користувачі в Японії бачать ціни в єнах. Це усуває потребу маршрутизувати всі запити назад на вихідний сервер для конвертації валюти.

Технології, що використовуються для кешування на периферії:

5. Кешування об'єктів

Кешування об'єктів - це техніка, яка використовується для збереження результатів дорогих операцій, таких як складні запити до бази даних або виклики API, у вигляді об'єктів в пам'яті. Коли та сама операція запитується знову, повертається кешований об'єкт замість повторного виконання операції. Це може значно підвищити продуктивність, особливо для програм, які повторюють багато тих самих дорогих операцій.

Загальні випадки використання:

Приклад (кешування результатів запитів до бази даних):


# Припускаючи, що у вас є об'єкт з'єднання з базою даних `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

Стратегії анулювання кешу

Анулювання кешу — це процес видалення застарілих даних із кешу, коли змінюються базові дані. Це критичний аспект кешування, оскільки надання застарілих даних може призвести до відображення користувачам неправильної або застарілої інформації.

Загальні стратегії анулювання:

Рекомендації щодо анулювання кешу:

Вибір правильної стратегії кешування

Найкраща стратегія кешування залежить від конкретних вимог веб-застосунку, зокрема:

Глобальні міркування

Розробляючи стратегію кешування для глобальної аудиторії, враховуйте наступне:

Моніторинг та оптимізація

Важливо відстежувати продуктивність кешу, щоб виявляти та усувати будь-які проблеми. Ключові показники для моніторингу включають:

Інструменти для моніторингу продуктивності кешу включають:

Висновок

Кешування — це потужний метод покращення продуктивності веб-застосунків і покращення користувацького досвіду. Розуміючи різні типи стратегій кешування та ефективно впроваджуючи їх, розробники можуть створювати веб-застосунки, які є швидкими, чуйними та масштабованими, орієнтованими на глобальну аудиторію. Не забудьте врахувати конкретні вимоги вашого застосунку, вибрати відповідні технології кешування та відстежувати продуктивність, щоб переконатися, що ваша стратегія кешування працює ефективно. Стратегічне використання кешування призводить до кращого користувацького досвіду, зниження витрат на інфраструктуру та, зрештою, більшого успіху в бізнесі.