Что такое кэш системы

Что такое кэш системы

Кэш [1] [2] [3] [4] или кеш [5] [6] [7] (англ. cache , от фр. cacher — «прятать»; произносится [ kæʃ ] — «кэш») — промежуточный буфер с быстрым доступом к нему, содержащий информацию, которая может быть запрошена с наибольшей вероятностью. Доступ к данным в кэше осуществляется быстрее, чем выборка исходных данных из более медленной памяти или удалённого источника, однако её объём существенно ограничен по сравнению с хранилищем исходных данных.

Содержание

История [ править | править код ]

Впервые слово «cache» в компьютерном контексте было использовано в 1967 году во время подготовки статьи для публикации в журнале «IBM Systems Journal». Статья касалась усовершенствования памяти в разрабатываемой модели 85 из серии IBM System/360. Редактор журнала Лайл Джонсон попросил придумать более описательный термин, нежели «высокоскоростной буфер», но из-за отсутствия идей сам предложил слово «cache». Статья была опубликована в начале 1968 года, авторы были премированы IBM, их работа получила распространение и впоследствии была улучшена, а слово «кэш» вскоре стало использоваться в компьютерной литературе как общепринятый термин [8] .

Функционирование [ править | править код ]

Кэш — это память с большей скоростью доступа, предназначенная для ускорения обращения к данным, содержащимся постоянно в памяти с меньшей скоростью доступа (далее «основная память»). Кэширование применяется ЦПУ, жёсткими дисками, браузерами, веб-серверами, службами DNS и WINS.

Кэш состоит из набора записей. Каждая запись ассоциирована с элементом данных или блоком данных (небольшой части данных), которая является копией элемента данных в основной памяти. Каждая запись имеет идентификатор, часто называемый тегом, определяющий соответствие между элементами данных в кэше и их копиями в основной памяти.

Когда клиент кэша (ЦПУ, веб-браузер, операционная система) обращается к данным, прежде всего исследуется кэш. Если в кэше найдена запись с идентификатором, совпадающим с идентификатором затребованного элемента данных, то используются элементы данных в кэше. Такой случай называется попаданием кэша. Если в кэше не найдена запись, содержащая затребованный элемент данных, то он читается из основной памяти в кэш, и становится доступным для последующих обращений. Такой случай называется промахом кэша. Процент обращений к кэшу, когда в нём найден результат, называется уровнем попаданий, или коэффициентом попаданий в кэш.

Например, веб-браузер проверяет локальный кэш на диске на наличие локальной копии веб-страницы, соответствующей запрошенному URL. В этом примере URL — это идентификатор, а содержимое веб-страницы — это элементы данных.

Если кэш ограничен в объёме, то при промахе может быть принято решение отбросить некоторую запись для освобождения пространства. Для выбора отбрасываемой записи используются разные алгоритмы вытеснения.

При модификации элементов данных в кэше выполняется их обновление в основной памяти. Задержка во времени между модификацией данных в кэше и обновлением основной памяти управляется так называемой политикой записи.

В кэше с немедленной записью каждое изменение вызывает синхронное обновление данных в основной памяти.

В кэше с отложенной записью (или обратной записью) обновление происходит в случае вытеснения элемента данных, периодически или по запросу клиента. Для отслеживания модифицированных элементов данных записи кэша хранят признак модификации (изменённый или «грязный»). Промах в кэше с отложенной записью может потребовать два обращения к основной памяти: первое для записи заменяемых данных из кэша, второе для чтения необходимого элемента данных.

В случае, если данные в основной памяти могут быть изменены независимо от кэша, то запись кэша может стать неактуальной. Протоколы взаимодействия между кэшами, которые сохраняют согласованность данных, называют протоколами когерентности кэша.

Аппаратная реализация [ править | править код ]

Кэш центрального процессора [ править | править код ]

В связи с ростом частоты, на которой функционируют процессоры, и повышением производительности подсистемы оперативной памяти (ОЗУ), узким местом вычислительной системы стал интерфейс передачи данных.

Кэш-память может давать значительный выигрыш в производительности в случае, когда тактовая частота ОЗУ значительно меньше тактовой частоты процессора. Ряд моделей процессоров обладают собственным кэшем для минимизации времени доступа к оперативной памяти (ОЗУ), которая медленнее, чем регистры (эти регистры и буферы ввода-вывода могут считаться кэшем нулевого уровня). Тактовая частота для кэш-памяти обычно ненамного меньше частоты ЦП.

В процессорах с поддержкой виртуальной адресации часто вводят небольшой быстродействующий буфер трансляций адресов (TLB). Его скорость важна, так как он опрашивается на каждом обращении в память.

Проблема синхронизации между различными кэшами (как одного, так и множества процессоров) решается когерентностью кэша.

Существует три варианта обмена информацией между кэш-памятью различных уровней, или, как говорят, кэш-архитектуры: инклюзивная, эксклюзивная и неэксклюзивная.

Эксклюзивная кэш-память предполагает уникальность информации, находящейся в различных уровнях кэша (предпочитает фирма AMD).

В неэксклюзивной кэши могут вести себя как угодно.

Уровни кэша [ править | править код ]

Кэш центрального процессора разделён на несколько уровней. Максимальное количество кэшей — четыре. В универсальном процессоре в настоящее время число уровней может достигать трёх. Кэш-память уровня N+1, как правило, больше по размеру и медленнее по скорости доступа и передаче данных, чем кэш-память уровня N.

  • Самым быстрым является кэш первого уровня — L1 cache (level 1 cache). По сути, он является неотъемлемой частью процессора, поскольку расположен на одном с ним кристалле и входит в состав функциональных блоков. В современных процессорах обычно L1 разделён на два кэша — кэш команд (инструкций) и кэш данных (Гарвардская архитектура). Большинство процессоров без L1 не могут функционировать. L1 работает на частоте процессора, и, в общем случае, обращение к нему может производиться каждый такт. Зачастую является возможным выполнять несколько операций чтения/записи одновременно.
  • Вторым по быстродействию является кэш второго уровня — L2 cache, который обычно, как и L1, расположен на одном кристалле с процессором. В ранних версиях процессоров L2 реализовывался в виде отдельного набора микросхем памяти на материнской плате. Объём L2 от 128 кбайт до 1−12 Мбайт. В современных многоядерных процессорах кэш второго уровня, находясь на том же кристалле, является памятью раздельного пользования — при общем объёме кэша в n Мбайт на каждое ядро приходится по n/c Мбайта, где c — количество ядер процессора.
  • Кэш третьего уровня наименее быстродействующий, но он может быть очень большим — более 24 Мбайт. L3 медленнее предыдущих кэшей, но всё равно значительно быстрее, чем оперативная память. В многопроцессорных системах находится в общем пользовании и предназначен для синхронизации данных различных L2.
  • Существует четвёртый уровень кэша, применение которого оправдано только для многопроцессорных высокопроизводительных серверов и мейнфреймов. Обычно он реализован отдельной микросхемой.

Ассоциативность кэша [ править | править код ]

Одна из фундаментальных характеристик кэш-памяти — уровень ассоциативности — отображает её логическую сегментацию, которая вызвана тем, что последовательный перебор всех строк кэша в поисках необходимых данных потребовал бы десятков тактов и свёл бы на нет весь выигрыш от использования встроенной в ЦП памяти. Поэтому ячейки ОЗУ жёстко привязываются к строкам кэш-памяти (в каждой строке могут быть данные из фиксированного набора адресов), что значительно сокращает время поиска.

Читайте также:  Разъем оперативной памяти ddr3

При одинаковом объёме кэша схема с большей ассоциативностью будет наименее быстрой, но наиболее эффективной (после четырёхпотоковой реализации прирост «удельной эффективности» на один поток растёт мало).

Кэширование внешних накопителей [ править | править код ]

Многие периферийные устройства хранения данных используют внутренний кэш для ускорения работы, в частности, жёсткие диски используют кэш-память от 1 до 256 Мбайт (модели с поддержкой NCQ/TCQ используют её для хранения и обработки запросов), устройства чтения CD/DVD/BD-дисков также кэшируют прочитанную информацию для ускорения повторного обращения.

Операционная система также использует часть оперативной памяти в качестве кэша дисковых операций (например, для внешних устройств, не обладающих собственной кэш-памятью, в том числе жёстких дисков, flash-памяти и гибких дисков). Часто для кэширования жёстких дисков предоставляется вся свободная (не выделенная процессам) оперативная память.

Применение кэширования внешних накопителей обусловлено следующими факторами:

  1. скорость доступа процессора к оперативной памяти в сотни и более раз больше, чем к памяти внешних накопителей;
  2. производительность дисковых устройств хранения (жесткие, гибкие, оптические диски) максимальна при чтении-записи нескольких последовательно расположенных блоков и значительно уменьшается при одиночных запросах в разные места диска, что связано с инерцией механического привода головки.
  3. крайне неравномерная частота обращения к различным блокам памяти внешних накопителей:
  1. использование части блоков несколькими процессами одновременно, по чтению и записи (например, в базах данных)
  2. очень частое чтение части блоков (индексные файлы, каталоги в файловой системе)
  3. очень частая запись части блоков (файлы логов, журналов, баз данных; метаданные файловой системы).

При чтении кэш позволяет прочитать блок один раз, затем хранить одну копию блока в оперативной памяти для всех процессов и выдавать содержимое блока «мгновенно» (по сравнению с запросом к диску). Существует техника «предзапроса» — в фоновом режиме операционной системой считываются в кэш также несколько следующих блоков (после нужного).

При записи кэш позволяет сгруппировать короткие записи в более крупные, которые эффективнее обрабатываются накопителями, либо избежать записи промежуточных модификаций. При этом все промежуточные состояния блока видны процессам из оперативной памяти.

Кэширование внешних устройств хранения значительно увеличивает производительность системы за счёт оптимизации использования ввода-вывода. Преимуществом технологии является прозрачная (незаметная для программ) автоматическая оптимизация использования памяти-дисков при неизменности логики приложений, работающих с файлами.

Недостатком кэширования записи является промежуток времени между запросом на запись от программы и фактической записью блока на диск, а также изменение порядка выполнения записей, что может приводить к потерям информации или несогласованности структур при сбое питания или зависании системы. Данная проблема сглаживается принудительной периодической синхронизацией (записью изменённых строк кэша) и журналированием файловых систем.

Программная реализация [ править | править код ]

Политика записи при кэшировании [ править | править код ]

При чтении данных кэш-память даёт однозначный выигрыш в производительности. При записи данных выигрыш можно получить только ценой снижения надёжности. Поэтому в различных приложениях может быть выбрана та или иная политика записи кэш-памяти.

Существуют две основные политики записи кэш-памяти — сквозная запись (write-through) и отложенная запись (write-back):

  1. Сквозная запись — запись производится непосредственно в основную память (и дублируется в кэш), то есть запись не кэшируется.
  2. Отложенная запись — запись данных производится в кэш. Запись же в основную память производится позже (при вытеснении или по истечении времени), группируя в одной операции несколько операций записи в соседние ячейки. Технология обратной записи на некоторое время делает данные в основной памяти неактуальными, для самого ЦП эти неактуальности не заметны, но перед обращением к памяти другого ведущего системной шины (контроллера DMA, bus-master-устройства шины PCI) кэш должен быть записан в память принудительно. При использовании обратной записи в многопроцессорной системе кэши различных ЦП должны быть согласованы (или процессоры должны использовать одну кэш-память).

Алгоритм работы кэша с отложенной записью [ править | править код ]

Изначально все заголовки буферов помещаются в список свободных буферов. Если процесс намеревается прочитать или модифицировать блок, то он выполняет следующий алгоритм:

  1. пытается найти в хеш-таблице заголовок буфера с заданным номером;
  2. в случае, если полученный буфер занят, ждёт его освобождения;
  3. в случае, если буфер не найден в хеш-таблице, берёт первый буфер из хвоста списка свободных;
  4. в случае, если список свободных буферов пуст, то выполняется алгоритм вытеснения (см. ниже);
  5. в случае, если полученный буфер помечен как «грязный», выполняет асинхронную запись содержимого буфера во внешнюю память.
  6. удаляет буфер из хеш-таблицы, если он был помещён в неё;
  7. помещает буфер в хеш-таблицу с новым номером.

Процесс читает данные в полученный буфер и освобождает его. В случае модификации процесс перед освобождением помечает буфер как «грязный». При освобождении буфер помещается в голову списка свободных буферов.

  1. если процесс прочитал некоторый блок в буфер, то велика вероятность, что другой процесс при чтении этого блока найдёт буфер в оперативной памяти;
  2. запись данных во внешнюю память выполняется только тогда, когда не хватает «чистых» буферов, либо по запросу.

Алгоритм вытеснения [ править | править код ]

Если список свободных буферов пуст, то выполняется алгоритм вытеснения буфера. Алгоритм вытеснения существенно влияет на производительность кэша. Существуют следующие алгоритмы:

  1. LRU (англ. Least Recently Used ) — вытесняется буфер, неиспользованный дольше всех;
  2. MRU (англ. Most Recently Used ) — вытесняется последний использованный буфер;
  3. LFU ( англ. ) (англ. Least Frequently Used ) — вытесняется буфер, использованный реже всех;
  4. ARC ( англ. ) (англ. Adaptive Replacement Cache ) — алгоритм вытеснения, комбинирующий LRU и LFU, запатентованный IBM.

Применение того или иного алгоритма зависит от стратегии кэширования данных. LRU наиболее эффективен, если данные гарантированно будут повторно использованы в ближайшее время. MRU наиболее эффективен, если данные гарантированно не будут повторно использованы в ближайшее время. В случае, если приложение явно указывает стратегию кэширования для некоторого набора данных, то кэш будет функционировать наиболее эффективно.

Кэширование, выполняемое операционной системой [ править | править код ]

Кэш оперативной памяти состоит из следующих элементов:

  1. набор страниц оперативной памяти, разделённых на буферы, равные по длине блоку данных соответствующего устройства внешней памяти;
  2. набор заголовков буферов, описывающих состояние соответствующего буфера;
  3. хеш-таблицы, содержащей соответствие номера блока заголовку;
  4. списки свободных буферов.

Кэширование интернет-страниц [ править | править код ]

В процессе передачи информации по сети может использоваться кэширование интернет-страниц — процесс сохранения часто запрашиваемых документов на (промежуточных) прокси-серверах или машине пользователя, с целью предотвращения их постоянной загрузки с сервера-источника и уменьшения трафика. Таким образом, информация перемещается ближе к пользователю. Управление кэшированием осуществляется при помощи HTTP-заголовков.

Читайте также:  Настройка модема zte zxhn h108n

Как вариант, кэширование веб-страниц может осуществляться с помощью CMS конкретного сайта для снижения нагрузки на сервер при большой посещаемости. Кэширование может производиться как в память, так и в файловый кэш [9] . Недостаток кэширования заключается в том, что изменения, внесённые на одном браузере, могут не сразу отражаться в другом браузере, в котором данные берутся из кэш-памяти.

Кэширование результатов работы [ править | править код ]

Многие программы записывают куда-либо промежуточные или вспомогательные результаты работы, чтобы не вычислять их каждый раз, когда они понадобятся. Это ускоряет работу, но требует дополнительной памяти (оперативной или дисковой). Примером такого кэширования является индексирование баз данных.

Кэш представляет собой промежуточную область памяти для временного хранения информации. Его задача — обеспечить быстрый доступ к наиболее часто используемым данным в различных приложениях, включая браузер. Кэш позволяет тратить меньше времени на загрузку файлов, однако нуждается в периодической очистке.

Кэш — что это?

Рассмотрим различные варианты.

В браузере

Кэш браузера — это временные данные веб-ресурсов, которые хранятся на жестком диске компьютера. Google Chrome, Opera и другие обозреватели скачивают на ПК различную информацию с серверов сайтов (медиафайлы, стили оформления, html-код и т.д.), чтобы быстрее загружать эти элементы при повторном посещении страниц.

Кэширование дает возможность экономить и время, и трафик. Но если долго не чистить кэш, он может занять внушительное место на жестком диске, а также помешать корректному отображению сайтов — пользователь будет видеть устаревшие версии веб-страниц.

На заметку: если у вас медленно скачиваются файлы и открываются сайты в браузере, узнайте, как увеличить скорость Интернета.

На компьютере

Компьютер использует несколько типов кэша для разных целей. Основные разновидности:

  • DNS — это хранилище IP-адресов интернет-ресурсов и доменных имен посещаемых сайтов. Windows устанавливает их соответствия для ускорения доступа к веб-страницам. Очистка кэша позволяет устранить ошибку, когда сайт не открывается после смены IP-адреса или домена.
  • Кэш оперативной памяти — хранит данные и команды приложений, запускаемых компьютером. Очистка нужна, чтобы освободить место для новых программ.
  • Эскизы — Windows создает миниатюры изображений в папках, где они расположены. При работе с большим количеством мультимедийных документов на ПК рекомендуется регулярно чистить этот раздел памяти, так как в системе остаются данные даже об удаленных рисунках и фотографиях.

На телефоне

Кэш на смартфоне хранит временные файлы приложений. Для каждой программы, установленной на устройстве, система создает специальную папку, расходуя ресурсы внутренней памяти. Таким образом телефон сохраняет настройки пользователя, элементы веб-страниц, отчеты о работе приложений и другую информацию для быстрого доступа.

Со временем системный кэш устройства переполняется, и быстродействие смартфона может ухудшиться при запуске новых утилит. Чтобы восстановить работоспособность операционной системы, необходимо выполнить очистку.

На заметку: узнайте, как освободить место на диске C, если на компьютере не хватает памяти для установки новых приложений.

Как очистить кэш браузера?

Удаление кэша во всех интернет-обозревателях осуществляется через меню очистки истории. Чтобы перейти к нему, необходимо запустить свой браузер и нажать на клавиатуре одновременно клавиши Ctrl + Shift + Delete. После этого следует:

  • в Google Chrome — поставить галочку напротив варианта «Изображения и другие файлы, сохраненные в кеше», указать диапазон «Все время» и нажать на кнопку «Удалить данные»;

  • в Mozilla Firefox — пометить «Кэш» в разделе «История» и кликнуть «Удалить сейчас»;

  • в Opera — отметить вариант «Кэшированные изображения и файлы», задать необходимый временной промежуток и нажать «Удалить данные»;

  • в Яндекс.Браузере — выбрать в списке «Файлы, сохраненные в кэше» (остальные выделения можно снять) и кликнуть «Очистить»;

  • в Internet Explorer — поставить галочку напротив строки «Временные файлы Интернета и веб-сайтов» и нажать на кнопку «Удалить».

На заметку: если быстродействие вашего ПК ухудшилось, узнайте, при помощи каких программ можно выполнить очистку компьютера от мусора.

Как почистить кэш на компьютере?

В зависимости от вида кэша будет отличаться и способ его удаления.

DNS-cache:

  • Открыть меню «Пуск», ввести в поле для поиска «командная строка» и запустить одноименное приложение.

  • Скопировать или набрать вручную текст ipconfig /flushdns и нажать клавишу Enter.

Кэш оперативной памяти:

  • Кликнуть правой кнопкой мыши на меню «Пуск» и выбрать вариант «Выполнить».

  • Ввести команду:
  • для 32-разрядных систем — %windir%system32
    undll32.exe advapi32.dll,ProcessIdleTasks;
  • для 64-разрядной версии Windows — %windir%SysWOW64
    undll32.exe advapi32.dll,ProcessIdleTasks.

Кэш эскизов:

  • Открыть «Мой компьютер». Нажать правой кнопкой мыши на диск, где хранятся изображения и другие файлы мультимедиа. Выбрать вариант «Свойства» и в открывшемся окне кликнуть «Очистка диска».

  • Поставить галочку напротив строки «Эскизы», нажать «Ок» и подтвердить действие, когда появится уведомление с текстом «Вы действительно хотите необратимо удалить эти файлы?».

Очистить сразу все разделы кэш-памяти Windows на компе можно при помощи программы CCleaner (ссылка для скачивания — ccleaner.com). Запустив ее, следует:

  • Открыть меню «Очистка». Выставить галочки напротив нужных вариантов в разделах «Система» и «Прочее» (кэш DNS, очередности меню, размеров окон и т.д.). Нажать на кнопку «Анализ».

  • Когда приложение завершит сканирование, кликнуть «Очистка».

На заметку: узнайте, как создать e-mail, если вы хотите завести новую электронную почту.

Подводим итоги

Кэш-память помогает быстрее загружать данные, которые часто используются браузером или приложениями на ПК и телефоне. Но когда она переполнена ненужной или устаревшей информацией, это негативно сказывается на быстродействии системы, и требуется очистка. Удалить кэш браузера можно через раздел «История». На компьютере для этой цели используются командная строка, утилита «Выполнить», стандартная программа «Очистка диска», а также вспомогательное ПО, например CCleaner.

При использовании кэширования приложения работают значительно быстрее и обходятся дешевле при больших масштабах

Что такое кэширование?

В сфере вычислительной обработки данных кэш – это высокоскоростной уровень хранения, на котором требуемый набор данных, как правило, временного характера. Доступ к данным на этом уровне осуществляется значительно быстрее, чем к основному месту их хранения. С помощью кэширования становится возможным эффективное повторное использование ранее полученных или вычисленных данных.

Как работает кэширование?

Данные в кэше обычно хранятся на устройстве с быстрым доступом, таком как ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), и могут использоваться совместно с программными компонентами. Основная функция кэша – ускорение процесса извлечения данных. Он избавляет от необходимости обращаться к менее скоростному базовому уровню хранения.

Небольшой объем памяти кэша компенсируется высокой скоростью доступа. В кэше обычно хранится только требуемый набор данных, причем временно, в отличие от баз данных, где данные обычно хранятся полностью и постоянно.

Обзор кэширования

ОЗУ и работающие в памяти сервисы. Поскольку ОЗУ и работающие в памяти сервисы обеспечивают высокие показатели скорости обработки запросов, или IOPS (количество операций ввода-вывода в секунду), кэширование повышает скорость извлечения данных и сокращает расходы при работе в больших масштабах. Чтобы обеспечить аналогичный масштаб работы с помощью традиционных баз данных и оборудования на базе жестких дисков, требуются дополнительные ресурсы. Использование этих ресурсов приводит к повышению расходов, но все равно не позволяет достигнуть такой низкой задержки, какую обеспечивает кэш в памяти.

Читайте также:  Программа для расшифровки md5

Области применения. Кэш используется на разных технологических уровнях, включая операционные системы, сетевые уровни, в том числе сети доставки контента (CDN) и DNS, интернет-приложения и базы данных. С помощью кэширования можно значительно сократить задержку и увеличить количество операций ввода-вывода в секунду для рабочей нагрузки многих приложений с большим количеством операций чтения, таких как порталы вопросов и ответов, игры, сервисы обмена мультимедийными материалами и социальные сети. Информация в кэше может включать результаты запросов к базе данных, сложных вычислений, запросы и ответы API, а также интернет-артефакты, такие как HTML, JavaScript и файлы изображений. Рабочие нагрузки, требующие больших вычислительных мощностей для обработки наборов данных, например сервисы рекомендаций и высокопроизводительное вычислительное моделирование, тоже могут эффективно использовать уровень данных в памяти в качестве кэша. В приложениях такого рода доступ к огромным наборам данных осуществляется в реальном времени на кластерах машин, которые могут охватывать сотни узлов. Скорость работы базового оборудования, осуществляющего обработку данных в дисковом хранилище, представляет собой серьезное препятствие для таких приложений.

Шаблоны проектирования. В среде распределенных вычислений выделенный уровень кэширования позволяет системам и приложениям работать независимо от кэша. При этом их жизненные циклы не влияют на кэш. В этом случае кэш выступает в роли центрального уровня со своим жизненным циклом и архитектурной топологией, и к нему могут обращаться разноплановые системы. Это особенно актуально для систем, в которых узлы приложения можно динамически масштабировать в обоих направлениях. Если кэш расположен на том же узле, что и использующие его приложения или системы, масштабирование может негативно сказаться на целостности кэша. Кроме того, преимущества от использования локального кэша может получить только локальное приложение, использующее его данные. В среде распределенного кэширования для удобства всех потребителей данные могут распределяться по множеству кэш-серверов и храниться в централизованном хранилище.

Рекомендации по кэшированию. При реализации уровня кэша необходимо принимать во внимание достоверность кэшируемых данных. Эффективный кэш обеспечивает высокую частоту попаданий, то есть наличия в кэше запрашиваемых данных. Промах кэша происходит, когда запрашиваемых данных в кэше нет. Для удаления из кэша неактуальных данных применяются такие механизмы, как TTL (время жизни). Следует также понимать, требуется ли для среды кэширования высокая доступность. Если она необходима, можно использовать сервисы в памяти, такие как Redis. В ряде случаев уровень в памяти можно использовать как отдельный уровень хранения данных, в отличие от кэширования из основного хранилища. Чтобы решить, подходит ли такой вариант, необходимо определить для данных в сервисе в памяти соответствующие значения RTO (требуемое время восстановления, то есть сколько времени требуется системе на восстановление после сбоя) и RPO (требуемая точка восстановления, то есть последняя восстанавливаемая точка или транзакция). Для соответствия большинству требований RTO и RPO можно применять характеристики и проектные стратегии разных сервисов в памяти.

Ускорение загрузки контента с веб-сайтов (для браузеров или мобильных устройств)

Уровень Клиентская часть DNS Интернет Приложение База данных
Пример использования Разрешение доменных имен в IP-адреса Ускорение загрузки контента с веб-серверов и серверов приложений. Управление веб-сессиями (на стороне сервера) Повышение производительности приложений и скорости доступа к данным Сокращение задержек, связанных с обработкой запросов к базе данных
Технологии Управление кэшированием с помощью HTTP-заголовков (браузеры) DNS-серверы Управление кэшированием с помощью HTTP-заголовков (CDN, обратные прокси-серверы, интернет-ускорители, хранилища пар «ключ-значение») Хранилища пар «ключ-значение», локальный кэш Буфер базы данных, хранилища пар «ключ-значение»
Решения В зависимости от браузера Amazon Route 53 Amazon CloudFront, ElastiCache для Redis, ElastiCache для Memcached, решения партнеров Инфраструктуры приложений, ElastiCache для Redis, ElastiCache для Memcached, решения партнеров ElastiCache для Redis, ElastiCache для Memcached

Кэширование с помощью Amazon ElastiCache

Веб-сервис Amazon ElastiCache упрощает развертывание, эксплуатацию и масштабирование в облаке хранилища или кэша в памяти. Сервис повышает производительность интернет-приложений, позволяя получать информацию из быстрых управляемых хранилищ данных, размещенных в памяти, а не из более медленных баз данных, размещенных на дисках. Информацию о том, как реализовать эффективную стратегию кэширования, см. в этом техническом описании по кэшированию в памяти.

Преимущества кэширования

Повышение производительности приложений

Оперативная память работает во много раз быстрее, чем жесткие диски (как магнитные, так и SSD), поэтому чтение данных из кэша в памяти занимает доли миллисекунды. Это значительно ускоряет доступ к данным и повышает общую производительность приложения.

Сокращение стоимости базы данных

Один инстанс кэша выполняет сотни тысяч IOPS (операций ввода-вывода в секунду) и способен заменить несколько инстансов базы данных, сокращая общие расходы. Это особенно актуально, если стоимость основной базы данных рассчитывается на основе пропускной способности. В этом случае экономия может составить несколько десятков процентов.

Сокращение нагрузки на серверную часть

Перенаправляя значительную часть нагрузки на чтение с серверной базы данных на уровень в памяти, кэширование сокращает общую нагрузку на базу данных, а также снижает вероятность замедления или сбоев в пиковые периоды.

Прогнозируемая производительность

Распространенной проблемой современных приложений является необходимость справляться с периодами пиковой нагрузки. С этим сталкиваются социальные приложения в дни крупных спортивных соревнований или выборов, интернет-магазины в дни распродаж и т. д. Рост нагрузки на базу данных приводит к увеличенной задержке при получении ответа на запрос, что негативно сказывается на общей производительности приложения. Эта проблема эффективно решается за счет высокой пропускной способности кэша в памяти.

Устранение «горячих точек» базы данных

Во многих приложениях бывают ситуации, когда небольшая часть массива данных, например страница знаменитости или популярный продукт, получает больше запросов, чем другие элементы массива. Это может привести к появлению в базе данных «горячих точек» и избыточному выделению ресурсов сервера на основании установленных требований к пропускной способности для наиболее часто запрашиваемых данных. Если хранить часто используемые ключи в кэше в памяти, исчезает необходимость в выделении лишних ресурсов, а доступ к часто запрашиваемым данным остается быстрым и надежным.

Повышение пропускной способности чтения (IOPS)

Помимо более низкой задержки, системы хранения данных в памяти обеспечивают гораздо более высокую скорость выполнения запросов (IOPS) по сравнению с аналогичными базами данных на основе жестких дисков. Один инстанс, используемый в качестве распределенного дополнительного кэша, может обрабатывать сотни тысяч запросов в секунду.

Ссылка на основную публикацию
Что значит код ошибки 805а8011
Многие владельцы смартфонов с операционной системой Windows Phone не могут войти в учетную запись магазина Marketplace. На экране появляется код...
Хочу создать группу в контакте
Приветствую вас, дорогие читатели. Социальные сети уже давно вошли в нашу жизнь, поэтому всем владельцам абсолютно любого бизнеса, как традиционного,...
Хром для андроид тв приставок
Всем привет! Предлагаю очередной раз поднять больную тему браузеров для Android TV. В разделе «вопрос – ответ» уже много раз...
Что значит интегрированный процессор
Здравствуйте, уважаемые пользователи и любители компьютерного железа. Сегодня порассуждаем на тему, что такое интегрированная графика в процессоре, зачем она вообще...
Adblock detector