Giới thiệu về Cache trong Kiến trúc Phần mềm
Cache là một khái niệm không còn xa lạ với những người dùng Internet. Có thể bạn đã nghe đến việc xóa dữ liệu cache của trình duyệt khi gặp lỗi hoặc muốn làm sạch gợi ý web. Trong thế giới công nghệ thông tin và phần mềm, khái niệm cache thậm chí còn phổ biến hơn. Nó được áp dụng rộng rãi trong các thành phần khác nhau, bao gồm cả phần cứng và phần mềm. Bạn có thể đã nghe đến cache DNS, cache IP, cache trình duyệt, và cache tài nguyên HTTP. Vậy cache thực sự là gì?
Cache là gì?
Cache là quá trình lưu trữ dữ liệu vào bộ nhớ đệm hay khu vực lưu trữ tạm thời, giúp tăng tốc độ truy vấn dữ liệu và cải thiện hiệu năng cũng như sự ổn định của hệ thống. Ví dụ, thay vì truy vấn trực tiếp từ database, việc đọc dữ liệu từ cache trên thiết bị hoặc trình duyệt sẽ cải thiện đáng kể hiệu suất.
Cache giúp giải quyết một số vấn đề về hiệu suất thông qua các chiến lược sau:
- Rút ngắn khoảng cách: Ví dụ, truy vấn từ client nhanh hơn so với truy vấn từ server.
- Tăng hiệu năng truy vấn: Truy vấn dữ liệu lưu trong RAM nhanh hơn truy vấn trên database hoặc ổ lưu trữ.
- Tiền xử lý (Preprocess): Tối ưu hóa dữ liệu trước khi truy vấn được thực hiện (ví dụ, gắn index, tạo view cho database).
Tổng thể, cache giúp tăng hiệu suất hệ thống bằng cách tối ưu hóa tốc độ truy vấn từ client và giảm tải cho server.
Các lớp cache trong kiến trúc hệ thống
Khi một request dữ liệu từ client đến server và database, có thể phát hiện ra nhiều vị trí cache có thể được đặt để tối ưu hóa hiệu suất. Ví dụ:
1. Client Cache
Client cache là lớp cache nằm ngay trên thiết bị đang chạy ứng dụng, có thể là trình duyệt web hoặc thiết bị di động. Một số hình thức cache trên client bao gồm:
- Biến runtime: Dữ liệu được lưu trong các biến của ứng dụng
- Local Storage: Lưu trữ dữ liệu dưới dạng key-value.
- Local Database: Sử dụng các API để làm việc với database trên thiết bị như IndexedDB hoặc SqlLite.
2. Server Cache
Server cache được áp dụng phổ biến với nhiều hình thức đa dạng:
- Biến runtime/môi trường: Dữ liệu thường xuyên sử dụng được lưu trữ trong biến ứng dụng hoặc biến môi trường của server.
- File System của Server: Truy cập dữ liệu đã cache mà không cần phải tính toán hay tải lại.
- Ứng dụng cache bên thứ ba: Sử dụng công nghệ như Redis và Memcache để cải thiện hiệu suất lưu trữ.
3. Database Cache
Một số kỹ thuật trong cache database mà bạn có thể đã sử dụng như:
- View Database: Sử dụng view để trình bày dữ liệu đã được chiết xuất mà không cần thao tác join các bảng.
- Indexing: Gắn chỉ mục cho các trường dữ liệu giúp tối đa hóa tốc độ truy vấn.
- Tiền xử lý: Sử dụng các chức năng lập lịch để cập nhật dữ liệu cần thiết một cách định kỳ.
4. Cache Khác
Ngoài các lớp cache trên, cũng có thể gắn cache trước khi request tới server thông qua các thành phần của mạng (proxy, gateway). CDN (Content Delivery Network) cũng được coi là một giải pháp caching hiệu quả.
5. Content Delivery Network (CDN)
CDN giúp phân phối dữ liệu bằng cách để client yêu cầu server gần nhất (edge server) thay vì server gốc. Việc này rất hữu ích cho các website chứa nội dung tĩnh.
Một số vấn đề cần lưu ý khi sử dụng cache
Khi sử dụng cache, cần lưu ý một số vấn đề như:
- Hết hạn bộ nhớ đệm: Xác định thời gian tồn tại hợp lý cho cache.
- Vấn đề cold start: Khi cache mới khởi động, dữ liệu có thể rỗng và cần load từ database.
- Tối đa dung lượng cache: Cần quản lý dung lượng để cache hoạt động hiệu quả.
- Lưu trữ dữ liệu nhạy cảm: Tránh lưu trữ thông tin nhạy cảm trong cache.
- Tính khả dụng và phân phối: Đảm bảo cache có khả năng chịu tải và có thể mở rộng.
Kết luận
Theo những phân tích về khái niệm cache, các lớp cache trong kiến trúc phần mềm cũng như lưu ý khi áp dụng, có thể thấy rằng cache là một yếu tố thiết yếu trong việc tối ưu hóa hiệu suất hệ thống. Việc lựa chọn giải pháp cache phù hợp sẽ nâng cao tốc độ xử lý và mang lại trải nghiệm tốt nhất cho người dùng.
Hy vọng bài viết này giúp bạn hiểu rõ hơn về cache và cách áp dụng nó một cách hiệu quả trong hệ thống của mình.
Tham khảo thêm tại: https://sunteco.vn/cache-la-gi-cache-trong-kien-truc-phan-mem/
source: viblo
