Hvað er skyndiminni?

Þegar beðið er um gögn frá hvaða uppruna sem er, þá er alltaf einhver töf. Ping til vefþjóna er mæld í millisekúndum, geymsluaðgangstími getur haft töf í míkrósekúndum á meðan vinnsluminni leynd er mæld í CPU klukkulotum. Auðvitað hefði slíkur hraði verið óhugsandi fyrir aðeins nokkrum áratugum en í nútímanum er hann aldrei nógu mikill. Aðgangshraði er reglulega einhvers konar flöskuháls í frammistöðu. Ein af leiðunum sem hægt er að bregðast við er með skyndiminni.

Skyndiminni er ferli til að geyma tímabundið afrit af auðlind á þann hátt að hægt sé að nálgast hana hraðar en venjulega. Það er mikið úrval af útfærslum bæði í hugbúnaði og vélbúnaði. Skyndiminni geta virkað sem lesskyndiminni, skrifað skyndiminni eða bæði.

Lestu skyndiminni

Í lestri skyndiminni eru gögn sem beðið hefur verið um áður geymd í skyndiminni fyrir hraðari aðgang. Í sumum tilfellum gæti skyndiminni jafnvel verið hlaðið fyrirfram með gögnum sem gerir kleift að afgreiða fyrstu beiðni úr skyndiminni frekar en bara síðari beiðnum.

Lesskyndiminni sem þú ert líklegast að kannast við er skyndiminni vafrans. Hér geymir vafrinn staðbundið afrit af umbeðnum auðlindum. Þetta þýðir að ef og þegar vefsíðan er endurhlaðin eða svipuð síða er hlaðin sem notar mikið af sama efni, þá er hægt að þjóna því efni úr skyndiminni frekar en vefþjóninum. Þetta þýðir ekki aðeins að vefsíðan geti hlaðast hraðar, heldur dregur það einnig úr álagi á vefþjóninn og dregur úr magni gagna sem notandinn þarf að hlaða niður sem getur verið mikilvægt á mældum tengingum.

RAM sjálft virkar einnig sem lestur skyndiminni fyrir gögn á harða disknum. Í þessu tilviki er gögnum fyrir keyrt forrit hlaðið inn í vinnsluminni svo að örgjörvinn geti nálgast það hraðar. Gögn frá vinnsluminni eru síðan vistuð frekar í skyndiminni örgjörva, þó ferlið fyrir þetta sé mun flóknara þar sem skyndiminni örgjörva er mælt í megabæti ekki gígabætum.

Skrifaðu skyndiminni

Skrifskyndiminni er skyndiminni sem getur tekið í sig gögn sem eru skrifuð í hægara tæki. Algengt dæmi um þetta væri SLC skyndiminni í nútíma SSD diskum. Þetta skyndiminni gerir ekki kleift að lesa gögn hraðar, hins vegar er miklu hraðari að skrifa á það en það er að skrifa á TLC eða QLC flassið sem samanstendur af restinni af SSD. SLC skyndiminni getur tekið í sig háhraða skrifaðgerðir og hleður síðan gögnum um leið og það getur í TLC flassið sem býður upp á miklu betri geymsluþéttleika, en er líka mun hægara að skrifa á. Með því að nota flassminnið á þennan hátt hámarkar það bæði fyrir hraðan skrifhraða og mikinn geymsluþéttleika.

Hybrid skyndiminni

Það eru margar leiðir til að meðhöndla skyndiminni sem geta gert þeim kleift að virka bæði sem les- og skrifa skyndiminni. Hver þessara aðferða meðhöndlar ritunaraðgerðir á annan hátt og hefur kosti og galla. Valmöguleikarnir þrír eru umritun, í gegnum og skrifa til baka. Umritunarskyndiminni sleppir algjörlega skyndiminni þegar skrifað er, í gegnum skyndiminni skrifar í skyndiminni en telur aðgerðina aðeins lokið þegar hún hefur verið skrifuð í geymslu. Afritunar skyndiminni skrifar í skyndiminni og telur síðan aðgerðina lokið og treystir á skyndiminni til að flytja það í geymslu ef þess er þörf.

Skrifað í kring getur verið gagnlegt ef þú ert að búast við miklu magni af skrifum þar sem það lágmarkar skyndiminni. Það þýðir hins vegar að aðgerð sem síðan les eitthvað af þessum skrifuðu gögnum mun standa frammi fyrir að minnsta kosti einu skyndiminni missi í fyrsta skipti. Skrifað í gegnum skyndiminni geymir strax skrifunaraðgerðir í skyndiminni sem þýðir að hægt er að birta niðurstöðuna úr skyndiminni í fyrsta skipti sem þess er beðið. Til að teljast lokið þarf ritaðgerð að skrifa gögnin á diskinn líka sem bætir við leynd. Afritunarskyndiminni hefur sama ávinning og gegnumskrift, sem gerir kleift að afgreiða skrifuð gögn strax úr skyndiminni. Það krefst ekki skrifaðgerða til að skrifa á disk til að teljast lokið þó. Þetta dregur úr ritun leynd en fylgir hættu á gagnatapi ef skyndiminni er rokgjarnt og það klárar ekki að skrifa gögnin aftur í geymsluna áður en rafmagn tapast.

Hvernig á að fjarlægja gögn úr skyndiminni?

Einn af takmarkandi þáttum hvers skyndiminnis er getu. Það tekur langan tíma að leita að stóru skyndiminni og útilokar góðan hluta af kostinum við að nota skyndiminni í fyrsta lagi. Minnistækni sem notuð er til að vista í skyndiminni hefur einnig tilhneigingu til að vera dýrari en minnið sem þau eru í skyndiminni úr. Ef þetta væri ekki raunin er líklegt að þessi minnisflokkur hefði skipt um minnistækni til að bæta árangur. Báðir þessir þættir þýða að skyndiminni hafa tilhneigingu til að vera tiltölulega lítil, sérstaklega í samanburði við geymslumiðilinn sem þau eru í skyndiminni frá. RAM hefur minni getu en geymsla og CPU skyndiminni hefur minni afkastagetu en vinnsluminni. SLC skyndiminni hefur minni getu en TLC minni.

Allt þetta þýðir að oft er nauðsynlegt að hjóla gögn út úr skyndiminni til að losa um pláss fyrir ný gögn sem þarf að vista í skyndiminni. Það eru ýmsar mismunandi aðferðir við þetta. „Sminnst notað“, kýs að eyða skyndiminnisfærslum sem hafa lægsta aðgangsfjölda. Þetta getur verið gagnlegt til að spá fyrir um hvaða færslur munu hafa minnst áhrif á skyndiminnismissir í framtíðinni en myndi einnig telja færslur sem hafa verið bættar mjög nýlega við sem hafa fáan aðgang, sem gæti leitt til skyndiminniss.

„Síðast nýlega notað“ kýs að eyða skyndiminnisfærslum sem hafa ekki verið notaðar í nokkurn tíma. Þetta gerir ráð fyrir að þeir séu ekki notaðir eins og er, en tekur ekki tillit til ef þeir voru mikið notaðir fyrir nokkru. „Nýlegast notað“ kýs að eyða nýlega notuðu skyndiminnisfærslunum, að því gefnu að þær hafi verið notaðar og þurfi ekki að nota þær aftur. Besta aðferðin er yfirleitt sambland af öllum þremur, upplýst af notkunartölfræði.

Gömul upplýsingar og öryggisáhætta

Helsta hættan á skyndiminni er að upplýsingarnar sem þær innihalda geti orðið gamaldags. Skyndiminnisfærsla telst gömul þegar upprunalegu gögnin hafa verið uppfærð þannig að skyndiminnisfærslan er úrelt. Það er mikilvægt að sannreyna reglulega að lifandi eintakið sem verið er að birta passi enn við afritið í skyndiminni.

Sérstaklega á vefsíðum er líka afar mikilvægt að bera kennsl á hvaða gögn má og ekki er hægt að vista í skyndiminni. Til dæmis, það er fullkomlega í lagi að stór óbreytanleg JavaScript skrá sé í skyndiminni. Þetta bjargar notandanum frá því að hlaða því niður í hvert skipti og getur jafnvel gagnast öðrum notendum sem þjóna sama skyndiminni. Þú getur þó ekki vistað lotu-sértæk gögn. Ímyndaðu þér hvað myndi gerast ef þú vafrar í skilaboðaforrit á meðan þú ert skráður inn sem þú sjálfur, aðeins til að komast að því að þú fengir afhenta útgáfu af skilaboðum annars notanda í skyndiminni. Sem betur fer geta vefþjónar tilgreint hvaða auðlindir má og ekki má vista í skyndiminni og þessi mál eru almennt vel þekkt svo það eru fá mál sem þessi.

Niðurstaða

Skyndiminni er hluti af minni sem getur geymt nokkur nýlega notuð gögn í geymsluaðferð sem er hraðari aðgengi en það væri að ljúka venjulegu gagnaaðgangsferli aftur. Skyndiminni er venjulega takmörkuð að getu sem þýðir að það þarf að útrýma færslum þegar það er fullt. Skyndiminni eru almennt gagnsæ fyrir notandann, sem þýðir að leynd er eina vísbendingin um að niðurstaðan hafi verið birt í gegnum skyndiminni.