Caratteristiche, vantaggi e tecniche del data caching in informatica
Il Data caching è un processo di memorizzazione dati che favorisce la velocità e l’efficienza.
In pratica, il data caching definisce la gestione della memorizzazione dei dati nella cache, un processo che archivia più copie di dati o file in una memoria temporanea (cache), in modo che sia possibile accedervi più rapidamente.
Dunque perché è importante la memorizzazione dei dati nella cache? Perché migliora le prestazioni del sistema e l’esperienza dell’utente. Infatti, memorizzando i dati a cui si accede di frequente in una cache, le applicazioni possono ridurre i tempi di risposta e la latenza delle operazioni, favorendo un’elaborazione più rapida ed efficiente.
Che cos’è e come funziona il data caching?
Una cache è una parte di memoria in cui un computer immagazzina le informazioni usate più spesso, in modo da rileggerle più velocemente. Viene utilizzata per aumentare la velocità di accesso ai dati. Normalmente, i dati richiesti per qualsiasi processo risiedono nella memoria principale. Tuttavia, vengono trasferiti temporaneamente nella memoria cache se sono utilizzati con una certa frequenza.
La cache (o memoria cache) funge come una banca di memoria, facilitando l’accesso ai dati in locale invece di scaricarli nuovamente ogni volta che visiti un sito web o apri un’app.
Il processo di archiviazione e accesso ai dati da una cache è noto come data caching. Da pronunciare cashing, è il processo di archiviazione dei dati in una cache.
La capacità di gestire i criteri della “memorizzazione dei dati nella cache” si definisce data caching. Permette di archiviare più copie di dati o file in una posizione di archiviazione temporanea, o cache, in modo che sia possibile accedervi più rapidamente.
I dati memorizzati nella cache in genere includono contenuti multimediali come immagini, file e script, che vengono archiviati automaticamente su un dispositivo la prima volta che un utente apre un’applicazione o visita un sito web. Viene utilizzato per caricare rapidamente le informazioni dell’applicazione o del sito web ogni volta che l’utente successivamente lo apre o lo visita.
I vantaggi del data caching
Data caching permette di evitare di fare ogni volta nuove richieste o rielaborare i dati. Ciò consente di evitare sovraccarichi e di ridurre, per esempio, l’utilizzo della CPU, soprattutto se le richieste comportano elaborazioni complesse, assicurando anche di prolungare la vita degli apparecchi (pc, laptop, smartphone) e dei server. Evitare di effettuare nuove richieste riduce, tra l’altro, la quantità complessiva di richieste necessarie, il che potrebbe diminuire il costo dell’infrastruttura, specie se si ha a che fare con piattaforme cloud o fornitori di API pubbliche, in cui è prassi comune fatturare qualsiasi comunicazione di rete.
La memorizzazione nella cache dei dati può migliorare significativamente l’efficienza dell’accesso alle informazioni in una rete wireless ad hoc, riducendo la latenza di accesso e l’utilizzo della larghezza di banda.
Le diverse tipologie di data caching
In-memory
È un livello di archiviazione dei dati che si trova tra le applicazioni e i database per fornire risposte ad alta velocità, memorizzando i dati delle richieste precedenti o copiati direttamente dai database. Una cache in memoria rimuove i ritardi nelle prestazioni quando un’applicazione creata su un database basato su disco deve recuperare i dati da un disco prima dell’elaborazione.
La lettura dei dati dalla memoria è più veloce che dal disco.
In-memory caching evita la latenza e migliora le prestazioni delle applicazioni online. I processi in background possono così essere eseguiti in minuti o secondi.
Poiché i dati della cache vengono tenuti separati dall’applicazione, la cache in memoria richiede lo spostamento dei dati dal sistema cache all’applicazione e di nuovo alla cache per l’elaborazione. Ciò si verifica spesso tra le reti.
Virtual
La memorizzazione nella cache virtuale è un processo di archiviazione dei dati in uno spazio di memoria virtuale, che consente un accesso più rapido ai dati. È una forma di gestione della memoria utilizzata per migliorare le prestazioni di un sistema informatico. Virtual caching viene impiegato per archiviare i dati utilizzati di frequente in uno spazio di memoria virtuale, consentendo un accesso più rapido ai dati. Ciò può essere eseguito utilizzando una combinazione di hardware e software o un gestore di memoria virtuale.
Può essere un programma software utilizzato per gestire lo spazio della memoria virtuale. È responsabile dell’allocazione della memoria alle applicazioni, della gestione dei dati archiviati nello spazio di memoria virtuale e della gestione dell’accesso ai dati. Il gestore della memoria virtuale è responsabile di garantire che i dati archiviati nello spazio di memoria virtuale siano aggiornati e che i dati siano accessibili alle applicazioni che ne hanno bisogno.
Server Side
La “memorizzazione nella cache lato server” si riferisce all’archiviazione di dati o risposte sul web server o su un server proxy intermedio, come una Content Delivery Network (CDN). Ciò riduce il carico sul server web e la larghezza di banda della rete, nonché la latenza per i client. La memorizzazione nella cache lato server consente inoltre al servizio web di controllare l’aggiornamento e la validità dei dati memorizzati nella cache e di invalidarli o aggiornarli quando necessario. Tuttavia, la server side caching presenta anche alcuni inconvenienti, come la maggiore complessità e il costo della gestione dell’infrastruttura della cache, il rischio di dati obsoleti o incoerenti e la potenziale perdita di personalizzazione o personalizzazione per i client.
CDN
La Content Delivery Network (CDN) è un componente fondamentale di quasi tutte le moderne applicazioni web. Per la memorizzazione nella cache, un CDN riduce il carico sull’origine di un’applicazione e migliora l’esperienza del richiedente, fornendo una copia locale del contenuto da un vicino bordo della cache, o Point of Presence (PoP).
CDN utilizza la memorizzazione nella cache per ridurre la latenza e i browser web memorizzano nella cache file, immagini e JavaScript Hyper Text Markup Language (HTML) richiesti per caricare i siti web più velocemente.
DNS
Un Domain Name System (DNS) è un server che memorizza nella cache i record DNS per eseguire ricerche più rapide, aiutando a risolvere più rapidamente i nomi host in indirizzi IP.
Web caching
Definisce l’attività di archiviazione dei dati per il riutilizzo, come una copia di una pagina web servita da un server web. Viene memorizzata nella cache o archiviata la prima volta che un utente visita la pagina e la volta successiva che un utente richiede la stessa pagina. Una cache servirà la copia, così da evitare il sovraccarico del server di origine.
Le soluzioni e le strategie di web caching migliorano notevolmente la velocità di consegna delle pagine e riducono il lavoro necessario per il server back-end.
I server di caching possono essere impostati per l’aggiornamento a intervalli specifici o in risposta a determinati eventi per garantire che il contenuto più aggiornato venga memorizzato nella cache (utile per informazioni che cambiano rapidamente, come le ultime notizie o i prezzi che cambiano rapidamente).
La “memorizzazione nella web cache” può anche proteggere da interruzioni totali, fornendo contenuti già memorizzati nella cache quando i server sono inattivi.
Distributed caching
È un sistema che raggruppa la memoria ad accesso casuale (RAM) di più computer in rete in un unico archivio dati in memoria utilizzato come cache di dati per fornire un accesso rapido ai dati. Distributed caching è impiegato da colossi come Google, YouTube, Amazon. Questo approccio consente ai web server di eseguire l’archiviazione dalla memoria del server distribuito. Una volta implementato, consente al web server di servire semplicemente le pagine e non deve preoccuparsi di esaurire la memoria. Ciò permette alla cache distribuita di essere costituita da un cluster di macchine più economiche che servono solo memoria. Una volta configurato il cluster, è possibile aggiungere una nuova macchina in qualsiasi momento senza interrompere gli utenti. Per questo aziende come Google sono in grado di restituire risultati così rapidamente, pur avendo a che fare con centinaia di migliaia di utenti simultanei. Usano la “memorizzazione nella cache distribuita” in cluster insieme ad altre tecniche per archiviare all’infinito i dati in memoria perché il recupero della memoria è più veloce del recupero di file.
