أساسيات التخزين المؤقت للويب Web Caching: المصطلحات الأساسية


kinan mawed

إنّ التخزين المؤقّت Caching للمحتوى بشكل ذكي هو واحد من أكثر الطرق فعاليّة لتحسين التجربة لزوّار أي موقع. إنّ التخزين المؤقّت Caching، أو تخزين المحتوى بشكل مؤقّت من الطلبات السّابقة، هو جزء من لُب استراتيجيّة توصيل المحتوى المُنفَّذة ضمن ميفاق HTTP protocol، تستطيع المُكوِّنات عبر مسار توصيل المحتوى أن تقوم بالتخزين المؤقّت للعناصر لتسريع الطلبات اللاحقة، والتي تكون خاضعة لسياسات التخزين المؤقّت المُصرَّح عنها بالنسبة للمحتوى.

web-caching-concepts.thumb.png.fbd0c3ac2

سنناقش في هذا الدّرس بعض المفاهيم الأساسيّة للتخزين المؤقّت لمحتوى الويب، وسنتحدّث عن الفوائد التي يتيح لنا التخزين المؤقّت الحصول عليها والأماكن التي يتم فيها هذا التخزين.

ما هو التخزين المؤقت Caching؟

التخزين المؤقّت Caching هو مصطلح يُعبِّر عن تخزين الاستجابات القابلة لإعادة استخدامها لجعل الطلبات اللاحقة تتم بشكل أسرع، تُوجد العديد من الأنواع المختلفة المُتاحة للتخزين المؤقّت، وكل منها له خصائصه الفريدة، فالتخزين المؤقّت للتطبيقات والتخزين المؤقّت للذاكرة شائعان لقدرتهما على تسريع بعض الاستجابات.

إنّ التخزين المؤقّت للويب Web Caching -وهو محور درسنا هذا- هو نوع مختلف من التخزين المؤقّت، وهو ميزة التصميم الأساسيّة في ميفاق HTTP protocol والتي تهدف لتصغير حركة مرور البيانات عبر الشبكة network traffic مع تحسين الاستجابة التي يتلقّاها النظام ككل، تُوجد التخزينات المؤقّتة Caches في كل مستوى من مستويات رحلتنا مع المحتوى، ابتداءً من الخادوم الأصلي وحتى المتصفّح.

يعمل التخزين المؤقّت للويب عن طريق التخزين المؤقّت لاستجابات HTTP للطلبات وفق قواعد معيّنة، ويتم بعدها تلبية الطلبات اللاحقة للمحتوى المُخزّن بشكل مؤقّت من التخزين المؤقّت القريب من المستخدم بدلًا من إعادة إرسال الطلبات إلى خادوم الويب.

الفوائد

يُساعد التخزين المؤقّت الفعّال مستهلكي المحتوى ومزوّدي المحتوى، ومن الفوائد التي يقدّمها لتوصيل المحتوى نجد:

  • تقليل تكاليف الشبكة: يُمكن التخزين المؤقّت للمحتوى في عدّة نقاط على مسار الشبكة بين مُستهلِك المحتوى ومصدر المحتوى، وعندما يتم تخزين المحتوى بشكل مؤقّت في مكان أقرب للمستهلك فلن تُحدِث الطلبات نشاطًا إضافيًّا للشبكة ما وراء نقطة التخزين المؤقّت.
  • تحسين الاستجابة: يُمكِّننا التخزين المؤقّت من استرجاع المحتوى بشكل أسرع لأنّه ليس من الضروري القيام بدورة كاملة عبر الشبكة من أجل استرجاعه، يستطيع التخزين المؤقّت القريب من المستخدم، مثل التخزين المؤقّت للمتصفّح browser cache، أن يجعل هذا الاسترجاع للمحتوى لحظيًّا.
  • تحسين الأداء على نفس العتاد: بالنسبة للخادوم الذي هو منشأ المحتوى فبإمكاننا الحصول على المزيد من الأداء من نفس العتاد عن طريق السماح بالتخزين المؤقّت العنيف aggressive caching، فيتمكّن مالك المحتوى من الاستفادة من الخواديم القويّة على مسار التوصيل لتتحمّل شدّة بعض تحميلات المحتوى.
  • توافر المحتوى أثناء انقطاعات الشبكة: يُمكِن استخدام التخزين المؤقّت ضمن سياسات مُحدّدة لتخديم المحتوى للمستخدمين النهائيين عندما لا يكون هذا المحتوى متوفّرًا لفترة قصيرة من الوقت من الخواديم الأصل.

مصطلحات

قد نصادف عند التعامل مع التخزين المؤقّت بعض المصطلحات غير المألوفة، ومن أشيعها ما يلي:

  • الخادوم الأصل Origin server: إنّ الخادوم الأصل هو المكان الأصلي للمحتوى، فإن كنت تلعب دور مُدير خادوم الويب فهو الجهاز الذي تتحكّم به، وهو مسؤول عن تخديم أي محتوى لم نتمكّن من استرجاعه من التخزين المؤقّت على طول مسار الطلب، وإعداد سياسة التخزين المؤقّت لكافّة المحتويات.
  • نسبة استخدام التخزين المؤقّت Cache hit ratio: تُقاس فعاليّة التخزين المؤقّت وفق نسبة استخدام التخزين المؤقّت cache hit ratio أو معدل الاستخدام hit rate، وهي نسبة الطلبات التي يُمكن استرجاعها من التخزين المؤقّت على العدد الكلّي للطلبات، وعندما تكون مرتفعة تدل على أنّنا استطعنا استرجاع نسبة عالية من الطلبات من التخزين المؤقّت، وهو عادةً النتيجة المرجوّة لمعظم مُديري النُظُم.
  • الحداثة Freshness: وهو مصطلح يُستخدم ليصف إذا ما كان العنصر في التخزين المؤقّت لا يزال يُعد مُرشَّحًا لتخديمه إلى العميل، يُستخدَم المحتوى الموجود في التخزين المؤقّت كاستجابة فقط إذا كان ضمن الإطار الزمني للحداثة freshness المُحدَّد من قبل سياسة التخزين المؤقّت.
  • المحتوى القديم Stale content: تنتهي صلاحيّة العناصر الموجودة في التخزين المؤقّت وفق إعدادات freshness المُحدَّدة من قبل سياسته الخاصة، يُوصف المحتوى مُنتهي الصلاحيّة بأنّه قديم "stale"، وبشكل عام لا يُمكن استخدام هذا المحتوى للإجابة على طلبات العملاء، ويجب هنا إعادة الاتصال مع الخادوم الأصل لاسترجاع المحتوى الجديد أو للتحقّق على الأقل من أنّ المحتوى المُخزَّن مؤقّتًا لا يزال دقيقًا.
  • التحقّق Validation: يُمكِن التحقّق من العناصر الموجودة في التخزين المؤقّت من أجل تحديث مُدّة صلاحيتها، ويتضمّن هذا التواصل مع الخادوم الأصل لنعرف إذا ما كان المحتوى المُخزَّن مؤقّتًا لا يزال يُمثِّل أحدث إصدار من هذه العناصر.
  • الإبطال Invalidation: الإبطال هو عمليّة إزالة المحتوى من التخزين المؤقّت قبل الوقت المُحدّد لانتهاء صلاحيّته، وهو ضروري إن تمّ تغيير المحتوى على الخادوم الأصل، فامتلاك محتوى قديم في التخزين المؤقّت سيسبب مشاكل هامّة للعميل.

يُوجد المزيد من مصطلحات التخزين المؤقّت، ولكن ينبغي أن تُساعدك المصطلحات السّابقة في البدء.

ما هو المحتوى الذي يمكن تخزينه بشكل مؤقت؟

يجعل بعض المحتوى من نفسه أكثر سهولة للتخزين المؤقّت من محتوى آخر، فمن المحتوى القابل بشدّة للتخزين المؤقّت لمعظم المواقع نجد:

  • صور الشعارات والعلامات التجاريّة
  • الصور غير المتناوبة Non-rotating images (مثل أيقونات التصفّح navigation)
  • ملفّات التنسيق Style sheets
  • ملفّات Javascript العامّة
  • المحتوى القابل للتنزيل
  • ملفّات الوسائط Media Files

تميل هذه المحتويات إلى عدم تغيّرها بشكل متكرّر، لذا نستفيد من تخزينها بشكل مؤقّت لفترات طويلة.

ومن بعض العناصر التي يجب أن نحذر عند تخزينها بشكل مؤقّت نجد:

  • صفحات HTML
  • الصور المتناوبة Rotating images
  • ملفّات CSS و Javascript المُعدَّلة بشكل متكرّر
  • المحتوى الذي يتم طلبه من خلال كعكات الاستيثاق authentication cookies

ومن العناصر التي لا ينبغي إطلاقًا تخزينها بشكل مؤقّت تقريبًا:

  • البيانات الحسّاسة (معلومات البنك، إلخ ..)
  • المحتوى المرتبط بالمستخدم والمتغيّر بشكل متكرّر

وبالإضافة للقواعد العامّة السّابقة من الممكن تحديد سياسات تسمح لنا بالتخزين المؤقّت لأنواع مختلفة من المحتوى بشكل مناسب، على سبيل المثال إن كانت تظهر نفس شاشة العرض من موقعنا للمستخدمين الذين قاموا بالاستيثاق فمن الممكن التخزين المؤقّت لها في أي مكان، وإن كانت تظهر شاشة تعرض معلومات حسّاسة عن المستخدم في موقعنا فمن الممكن أن تكون صالحة للتخزين المؤقّت لبعض الوقت، وربّما نخبر متصفّح المستخدم أن يقوم بالتخزين المؤقّت ولكن من دون إخبار أي أماكن وسيطة أخرى للتخزين المؤقّت أن تقوم بتخزين شاشة العرض هذه.

أماكن التخزين المؤقت لمحتوى الويب

يُمكِن التخزين المؤقّت للمحتوى في العديد من النقاط المختلفة على طول سلسلة التوصيل:

  • التخزين المؤقّت للمتصفّح Browser cache: تحتفظ متصفّحات الإنترنت لنفسها بمكان صغير للتخزين المؤقّت، يقوم المتصفّح نموذجيًّا بتعيين سياسة تنص على أهم العناصر التي يجب تخزينها مؤقّتًا، والتي قد تكون محتوى خاص بالمستخدم أو محتوى يُعتبَر من المُكلِف تنزيله ومن المرجّح أن يُطلَب مرّة أخرى.
  • وسطاء التخزين المؤقّت البيني Intermediary caching proxies: يستطيع أي خادوم بين العميل وبنيتنا التحتيّة أن يقوم بالتخزين المؤقّت كما يرغب، يتم الحفاظ على هذه التخزينات المؤقّتة من قبل مزوّدات خدمة الإنترنت ISPs أو أطراف مستقلّة أخرى.
  • التخزين المؤقّت العكسي Reverse Cache: بإمكان البنية التحتيّة لخادومنا تنفيذ التخزين المؤقّت الخاص بها لخدمات المنتهى الخلفي backend services، وبهذه الطريقة يُمكِن تخديم المحتوى من نقطة الاتصال بدلًا من الوصول لخواديم المنتهى الخلفي backend عند كل طلب.

تقوم هذه المواقع عادةً بعمل تخزين مؤقّت للعناصر وفق سياسات التخزين المؤقّت لديها والسياسات المُحدَّدة على الخادوم الأصل.

الخاتمة

تحدّثنا في هذا الدّرس عن مفهوم التخزين المؤقّت وشرحنا بعض المصطلحات الأساسيّة فيه، وشاهدنا الفوائد التي نحصل عليها من استخدامه، والأماكن التي يتم فيها هذا التخزين.

تكلمنا أيضًا عن أنواع المحتوى التي يُمكِن تخزينها بشكل مؤقّت والأنواع التي لا يجب إطلاقًا تخزينها.

ترجمة -وبتصرّف- لـ Web Caching Basics: Terminology, HTTP Headers, and Caching Strategies لصاحبه Justin Ellingwood.

حقوق الصورة البارزة: Designed by Freepik.





تفاعل الأعضاء


لا توجد أيّة تعليقات بعد



يجب أن تكون عضوًا لدينا لتتمكّن من التعليق

انشاء حساب جديد

يستغرق التسجيل بضع ثوان فقط


سجّل حسابًا جديدًا

تسجيل الدخول

تملك حسابا مسجّلا بالفعل؟


سجّل دخولك الآن