Çfarë është një Cache?

Kur kërkoni të dhëna nga çdo burim, ka gjithmonë një vonesë. Pingu në serverët e uebit matet në milisekonda, koha e hyrjes në ruajtje mund të ketë vonesa në mikrosekonda ndërsa vonesa e RAM-it matet në ciklet e orës së CPU. Sigurisht, këto lloj shpejtësish do të kishin qenë të paimagjinueshme vetëm disa dekada më parë, por në të tashmen, ato nuk janë kurrë mjaftueshëm të shpejta. Shpejtësia e aksesit është rregullisht një formë pengese në performancë. Një nga mënyrat se si mund të adresohet kjo është me caching.

Caching është një proces i ruajtjes së një kopje të përkohshme të një burimi në një mënyrë që ai të mund të aksesohet më shpejt se sa mund të ishte normalisht. Ka një gamë të madhe zbatimesh si në softuer ashtu edhe në harduer. Memoriet e fshehta mund të veprojnë si memorie të leximit, memorie të shkruara ose të dyja.

Lexoni cache

Në një cache të lexuar, të dhënat që janë kërkuar më parë ruhen në një memorie të fshehtë për akses më të shpejtë. Në disa skenarë, cache mund të ngarkohet paraprakisht me të dhëna duke lejuar që kërkesa e parë të shërbehet nga cache dhe jo vetëm kërkesat pasuese.

Cache-ja e lexuar me të cilën ka shumë të ngjarë të njiheni është cache e shfletuesit. Këtu shfletuesi ruan një kopje lokale të burimeve të kërkuara. Kjo do të thotë që nëse dhe kur faqja e internetit ngarkohet përsëri ose ngarkohet një faqe e ngjashme që përdor një pjesë të madhe të përmbajtjes së njëjtë, ajo përmbajtje mund të shërbehet nga cache dhe jo nga serveri i uebit. Kjo jo vetëm që do të thotë që faqja e internetit mund të ngarkohet më shpejt, por gjithashtu zvogëlon ngarkesën në serverin e uebit dhe zvogëlon sasinë e të dhënave që përdoruesi duhet të shkarkojë, të cilat mund të jenë të rëndësishme për lidhjet me matje.

Vetë RAM-i gjithashtu vepron si një cache leximi për të dhënat në hard disk. Në këtë rast, të dhënat për një program që funksionon ngarkohen paraprakisht në RAM në mënyrë që CPU të mund t'i qaset më shpejt. Të dhënat nga RAM-i më pas ruhen në memorien e memories së CPU-së, megjithëse procesi për këtë është shumë më kompleks pasi cache e CPU-së matet në megabajt dhe jo në gigabajt.

Shkruani cache

Një cache e shkrimit është një cache që mund të thithë të dhënat që shkruhen në një pajisje më të ngadaltë. Një shembull i zakonshëm i kësaj do të ishte cache SLC në SSD-të moderne. Ky cache nuk lejon që të dhënat të lexohen më shpejt, megjithatë, është shumë më e shpejtë për t'u shkruar sesa për të shkruar në flashin TLC ose QLC që përbën pjesën tjetër të SSD-së. Memoria e fshehtë SLC mund të thithë operacionet e shkrimit me shpejtësi të lartë dhe më pas t'i shkarkojë ato të dhëna sa më shpejt që të jetë e mundur në flashin TLC i cili ofron një densitet shumë më të mirë të ruajtjes, por është gjithashtu shumë më i ngadalshëm për t'u shkruar. Përdorimi i memories flash në këtë mënyrë e optimizon atë si për shpejtësi të shpejtë shkrimi, ashtu edhe për densitet të lartë të ruajtjes.

Memoriet hibride

Ka shumë mënyra për të trajtuar cache që mund t'i lejojnë ata të veprojnë si një memorie leximi dhe shkrimi. Secila prej këtyre metodave trajton operacionet e shkrimit në mënyrë të ndryshme dhe ka përfitime dhe disavantazhe. Të tre opsionet janë shkrim-rreth, shkrim-përmes dhe shkrim-mbrapa. Një memorie e fshehtë me shkrim rreth e anashkalon plotësisht memorien e memories kur shkruan, memoria e fshehtë e shkrimit përmes memorieve të fshehta shkruan në memorien specifike, por e konsideron operacionin të përfunduar vetëm kur është shkruar në ruajtje. Cache-ja e kthimit shkruan në memorie dhe më pas e konsideron operacionin të plotë, duke u mbështetur në cache për ta transferuar atë në ruajtje nëse është e nevojshme.

Shkrimi rreth mund të jetë i dobishëm nëse prisni një vëllim të madh shkrimesh, pasi minimizon largimin e cache-it. Megjithatë, kjo do të thotë që një operacion që më pas lexon ndonjë nga ato të dhëna të shkruara do të përballet me të paktën një mungesë të cache herën e parë. Memoria e memories së shkrimit përmes memorieve të fshehta menjëherë funksionet e shkrimit në cache që do të thotë se rezultati mund të shërbehet nga cache herën e parë që kërkohet. Sidoqoftë, për t'u konsideruar i plotë, një operacion shkrimi duhet të shkruajë të dhënat edhe në disk, gjë që shton vonesën. Një cache e kthimit ka të njëjtin përfitim si një memorie e shkruar, duke lejuar që të dhënat e shkruara të shërbehen menjëherë nga cache. Megjithatë, nuk kërkon që operacionet e shkrimit për të shkruar në disk të konsiderohen të plota. Kjo zvogëlon vonesën e shkrimit, por vjen me rrezikun e humbjes së të dhënave nëse memoria e fshehtë është e paqëndrueshme dhe nuk përfundon shkrimin e të dhënave në ruajtje përpara se të humbasë energjia.

Si të hiqni të dhënat nga cache?

Një nga faktorët kufizues të çdo cache është kapaciteti. Një cache e madhe kërkon një kohë të gjatë për të kërkuar, duke mohuar në radhë të parë një pjesë të mirë të avantazhit të përdorimit të një cache. Teknologjitë e memories të përdorura për caching gjithashtu priren të jenë më të shtrenjta se memoria nga e cila po fshihen. Nëse nuk do të ishte kështu, ka të ngjarë që ai nivel memorie do të kishte ndërruar teknologjitë e kujtesës për të përmirësuar performancën. Të dy këta faktorë nënkuptojnë se cache-të priren të jenë relativisht të vogla, veçanërisht kur krahasohen me mediumin e ruajtjes nga i cili po mbahen në memorie. RAM-i ka më pak kapacitet sesa ruajtja dhe cache e CPU-së ka më pak kapacitet se RAM. Cache SLC ka më pak kapacitet se memoria TLC.

E gjithë kjo do të thotë se shpesh është e nevojshme të ciklohen të dhënat nga cache për të liruar hapësirë ​​për të dhëna të reja që duhet të ruhen. Ka një sërë qasjesh të ndryshme për këtë. "Më pak i përdorur", preferon të largojë hyrjet e memories që kanë numrin më të ulët të aksesit. Kjo mund të jetë e dobishme për të parashikuar se cilat hyrje do të kenë efektin më të vogël në humbjet e memories së ardhshme, por gjithashtu do të numëronte hyrjet e shtuara së fundi si me një numër të vogël aksesesh, gjë që mund të çojë në zhbërjen e cache-it.

"Më pak i përdorur së fundmi" preferon të largojë hyrjet e memories që nuk janë përdorur për një kohë. Kjo supozon se ato nuk janë duke u përdorur aktualisht, por nuk merr parasysh nëse ato janë përdorur shumë pak kohë më parë. "Më së fundmi i përdorur" preferon të nxjerrë jashtë hyrjet e cache-it të përdorura më së fundi, duke supozuar se ato janë përdorur dhe nuk do të kenë nevojë të përdoren përsëri. Qasja më e mirë është përgjithësisht një kombinim i të treve, i informuar nga statistikat e përdorimit.

Informacioni i vjetëruar dhe rreziqet e sigurisë

Rreziku kryesor i cache-ve është se informacioni që ato përmbajnë mund të bëhet bajat. Një hyrje në cache konsiderohet e ndenjur kur të dhënat origjinale janë përditësuar duke e lënë hyrjen e memories së vjetër. Është e rëndësishme që rregullisht të verifikohet që kopja e drejtpërdrejtë që po shërbehet përputhet ende me kopjen e ruajtur.

Në mënyrë specifike në faqet e internetit, është gjithashtu jashtëzakonisht e rëndësishme të identifikoni se cilat të dhëna mund dhe nuk mund të ruhen në memorie. Për shembull, është shumë mirë që një skedar i madh JavaScript i pandryshueshëm të ruhet në memorie të fshehtë. Kjo e kursen përdoruesin nga shkarkimi i tij çdo herë, dhe madje mund të përfitojë përdorues të tjerë të shërbyer nga e njëjta memorie. Sidoqoftë, nuk mund të ruani të dhëna specifike për sesionin në memorie të fshehtë. Imagjinoni se çfarë do të ndodhte nëse do të shfletonit në një aplikacion mesazhesh ndërkohë që jeni identifikuar si ju, vetëm për të gjetur se jeni shërbyer me një version të ruajtur në memorie të mesazheve të një përdoruesi tjetër. Fatmirësisht, serverët e uebit mund të specifikojnë se cilat burime mund dhe nuk mund të ruhen në memorie dhe këto çështje janë përgjithësisht të njohura, kështu që ka pak probleme si kjo.

konkluzioni

Një cache është një pjesë e memories që mund të ruajë disa të dhëna të përdorura së fundmi në një metodë ruajtjeje që është më e shpejtë për t'u aksesuar sesa do të ishte për të përfunduar përsëri procesin normal të aksesit të të dhënave. Një memorie e fshehtë zakonisht është e kufizuar në kapacitet që do të thotë se duhet të largojë hyrjet pasi të jetë plot. Memoriet e fshehta janë përgjithësisht transparente për përdoruesit, që do të thotë se vonesa është treguesi i vetëm që rezultati është shërbyer nëpërmjet një memorie të fshehtë.