Кэш — это временное хранилище данных, предназначенное для ускорения доступа к часто используемым ресурсам. Он хранит копии данных из основного источника, например, из оперативной памяти, диска или сетевого ресурса, что позволяет получать доступ к этим данным быстрее, чем из исходного источника.
Кэширование используется на различных уровнях:
- Кэш процессора (CPU Cache): Хранит копии данных из оперативной памяти для быстрого доступа к инструкциям и данным.
- Кэш диска (Disk Cache): Хранит часто используемые блоки данных с жесткого диска в оперативной памяти.
- Кэш браузера (Browser Cache): Хранит копии веб-страниц, изображений и других ресурсов веб-сайтов на локальном компьютере пользователя.
- Кэш базы данных (Database Cache): Хранит часто запрашиваемые данные из базы данных в памяти.
- Кэш на стороне сервера (Server-side Cache): Хранит результаты выполнения запросов или сгенерированные страницы для уменьшения нагрузки на сервер и базу данных.
Преимущества использования кэша:
- Увеличение производительности: Сокращение времени доступа к данным.
- Снижение нагрузки: На основной источник данных или систему.
- Экономия трафика: При кэшировании сетевых ресурсов.
Недостатки кэша:
- Устаревание данных (Cache Invalidation): Данные в кэше могут стать неактуальными по сравнению с оригинальным источником. Требуются механизмы для поддержания согласованности данных.
- Использование памяти: Кэш требует дополнительной памяти.
Механизмы управления кэшем включают:
- Политики замещения (Replacement Policies), например, LRU (Least Recently Used), LFU (Least Frequently Used).
- Механизмы инвалидации (Invalidation Mechanisms), например, по времени жизни (TTL - Time To Live) или при изменении оригинальных данных.