Просто о кэшировании

Когда-то я думал, что кэширование — это что-то сложное и запутанное 😱 На деле всё проще, хотя нюансы есть. Разберёмся по порядку.

Что такое кэширование❔

🏠Представьте кладовку дома, где лежат часто используемые вещи. Мы не возим их в гараж за три квартала, потому что они должны быть под рукой. В IT это и есть кэширование, то есть хранение часто востребованных данных в быстродоступном месте. Разница лишь в том, что такие данные «живут» ограниченное время и со временем исчезают.

Зачем оно нужно❔

Если вещи рядом, не нужно тратить время на поездку в гараж💡Так же и в системах: кэширование ускоряет доступ к данным и снижает нагрузку на БД. Даже при сбое сервиса мы можем получить данные из кэша.

Какие данные кэшируют❔

Всё зависит от частоты изменений:
• Очень часто (каждую секунду) — кэш бесполезен. Пример: биржевые котировки. 🕯
• Иногда (раз в минуты или часы) — нужно оценить целесообразность. Пример: курс валют, рейтинг товаров.
• Редко (дни, недели, месяцы) — отличные кандидаты. Пример: коды регионов РФ, список стран.

Где хранится кэш❔

Варианты:
• Клиентский (браузер, мобильное приложение)
• Серверный (in-memory, Redis)
• Распределённый (CDN)

На сервере выделяют два подхода:
• Внутренний (in-memory) — хранение прямо в памяти сервиса ➕Очень быстро, но 🚨требует синхронизации при масштабировании.
• Внешний (например, Redis) — чуть медленнее, зато можно хранить больше данных и легко масштабировать ➕.

Чаще всего выбирают внешнее кэширование, если нет жёстких требований к скорости.

Основные термины:
• TTL (Time To Live) ⏱ — время жизни данных в кэше.
• Cache miss — данных нет в кэше.
• Cache hit — данные найдены в кэше.
• Hit ratio — процент попаданий в кэш, показатель его эффективности.
• Горячий ключ 🔥— ключ с наибольшим числом запросов.
• Прогрев кэша — наполнение данными заранее.
• Инвалидация 🗑 — удаление данных из кэша.

Как это работает❔
• Cache Aside — сервис сам решает, когда обратиться к кэшу, а когда к БД. ➕ Простота, минимум рисков.
• Cache Through — все запросы идут через кэш, а тот уже тянет данные из БД. ➕ Консистентность данных.
• Cache Ahead — кэш сам периодически подгружает данные из БД. ➕ Нет «промахов» (Cache Miss).

Итог

Кэширование — это мощный способ ускорить работу и разгрузить систему. Чаще всего используют внешнее кэширование с паттерном Cache Aside для редко изменяемых данных.