Кэширование файлов — Win32 apps

Twitter




LinkedIn




Facebook




Адрес электронной почты

• 
  Статья
• 
  09/22/2022
• 
  

По умолчанию Windows кэширует данные файлов, которые считываются с дисков и записываются на диски. Это означает, что операции чтения считывают данные файлов из области в системной памяти, известной как системный кэш файлов, а не с физического диска. Соответственно, при операциях записи данные файлов записываются в системный файловый кэш, а не на диск. Такой тип кэша называется кэшем обратной записи. Управление кэшированием осуществляется для каждого файлового объекта.

Кэширование происходит в направлении диспетчера кэша, который работает непрерывно во время выполнения Windows. Данные файлов в системном кэше записываются на диск с интервалами, определенными операционной системой, и память, ранее используемая данными файла, освобождается— это называется очисткой кэша. Политика задержки записи данных в файл и ее хранения в кэше до тех пор, пока кэш не будет удален, называется отложенной записью, и он активируется диспетчером кэша с определенным интервалом времени. Время записи на диск блока данных частично зависит от длительности его хранения в кэше, а также от времени, прошедшего с момента последнего обращения к этим данным при выполнении операции чтения. Это гарантирует, что данные файлов, которые часто считываются, останутся доступными в системном файловом кэше максимально долго.

Этот процесс кэширования данных файлов показан на следующем рисунке.

Как показано на сплошных стрелках на предыдущем рисунке, область данных размером 256 КБ считывается в кэш размером 256 КБ в адресном пространстве системы при первом запросе диспетчером кэша во время операции чтения файла. Затем процесс пользовательского режима копирует данные из этого слота в свое собственное адресное пространство. Завершив обращение к данным, процесс записывает измененные данные в тот же слот в системном кэше. На рисунке это обозначено пунктирной стрелкой между адресным пространством процесса и системным кэшем. Когда диспетчер кэша определил, что данные больше не потребуются в течение определенного времени, он записывает измененные данные обратно в файл на диске, как показано пунктирной стрелкой между системным кэшем и диском.

Объем повышения производительности ввода-вывода, которое предлагает кэширование файлов, зависит от размера блока данных файла, считываемого или записываемого. Если большие блоки файловых данных считываются и записываются, скорее всего, для завершения операции ввода-вывода потребуется чтение и запись диска. Производительность ввода-вывода будет все более нарушена по мере возникновения таких операций ввода-вывода.

В таких ситуациях кэширование можно отключить. Это делается во время открытия файла путем передачи FILE_FLAG_NO_BUFFERING в качестве значения параметра dwFlagsAndAttributesфайла CreateFile. При отключении кэширования все операции чтения и записи напрямую обращаются к физическому диску. Однако метаданные файла могут по-прежнему кэшироваться. Чтобы очистить метаданные на диск, используйте функцию FlushFileBuffers .

Частота, с которой происходит очистка, является важным фактором, который балансирует производительность системы с надежностью системы. Если система слишком часто сбрасывает кэш, количество операций записи в больших объемах приведет к значительному снижению производительности системы. Если система не сбрасывается достаточно часто, вероятность того, что системная память будет исчерпана кэшем, или внезапный сбой системы (например, потеря питания компьютера) произойдет до очистки. В последнем случае кэшированные данные будут потеряны.

Чтобы обеспечить правильное количество очистки, диспетчер кэша создает процесс каждую секунду, называемый отложенным средством записи. Процесс отложенного модуля записи помещает в очередь одну восьмую часть страниц, которые недавно не были записаны на диск. Он постоянно переоценивает объем данных, которые сбрасываются для оптимальной производительности системы, и если требуется записать больше данных в очередь. Отложенные записи не очищают временные файлы, так как предполагается, что они будут удалены приложением или системой.

Некоторые приложения, такие как программное обеспечение для проверки вирусов, требуют немедленной очистки операций записи на диск; Windows обеспечивает эту возможность путем кэширования путем записи. Процесс обеспечивает кэширование путем записи для определенной операции ввода-вывода путем передачи флага FILE_FLAG_WRITE_THROUGH в вызов CreateFile. Если включено кэширование путем записи, данные по-прежнему записываются в кэш, но диспетчер кэша немедленно записывает данные на диск, а не вызывает задержку с помощью отложенного модуля записи. Процесс также может принудительно выполнить очистку файла, который он открыл, вызвав функцию FlushFileBuffers .

Метаданные файловой системы всегда кэшируются. Таким образом, чтобы сохранить изменения метаданных на диске, файл необходимо очистить или открыть с помощью FILE_FLAG_WRITE_THROUGH.

Кэш (cache) — что это: процесс кеширования данных в памяти

Кэш — это один из уровней памяти устройства или программы. Это высокоскоростное буферное хранилище, в котором располагаются нужные данные. Обычно кэш небольшого размера, и в нем хранится временная информация или та, к которой обращаются чаще всего.

Процесс помещения информации в кэш называется кэшированием.

Кэш есть в компьютерах и мобильных телефонах, отдельные кэши есть у программ, например у браузеров и веб-приложений. Он важен, потому что позволяет быстрее получать доступ к часто используемым данным, оптимизирует и ускоряет работу.

Аппаратный кэш устройства — сервера, компьютера или телефона — это специальный участок памяти с особой архитектурой. Кэш приложений и сервисов — чаще всего программный: он хранится в обычной памяти, в папках на устройстве или на отдельных серверах. Скорость доступа оптимизируется с помощью кода.

Кто пользуется кэшем

В широком смысле кэш используют все, у кого есть компьютер или мобильное устройство. Во всех этих девайсах есть аппаратный кэш, которым пользуется система, и программные кэши приложений. Например, кэш браузера, позволяющий быстрее открывать страницы.

В узком смысле кэшем занимаются разработчики, создающие то или иное приложение или программу. Они могут непосредственно писать логику кэширования и определять порядок хранения файлов. С кэшем на разных уровнях также могут работать системные или сетевые инженеры, архитекторы, проектировщики и другие специалисты.

Для чего нужен кэш

В кэше сохраняются данные, к которым программа или устройство обращаются часто. Если бы кэша не было, эти данные пришлось бы читать из обычной памяти или, в случае веба, скачивать из сети. Как результат — более долгая загрузка, большая нагрузка на память или на сеть. Тем более, таких данных может быть много: без кэша скорость работы компьютеров и их приложений была бы намного меньше.

Поэтому кэшем пользуется большинство приложений, которые оперируют большим набором данных. Это браузеры, разнообразные мессенджеры, программы, работающие с сетью или информацией, СУБД и другие.

Аппаратный кэш есть практически во всех компьютерных устройствах: без него операционная система не сможет работать как надо.

Как устроен кэш 

Внутреннее устройство кэша похоже на базу данных с более простой структурой и своими особенностями. Это перечень записей с информацией. Данные в них — копии данных, которые есть в «обычной» памяти или на серверах. У каждой записи есть свой идентификатор, или тег, — он показывает, в каком участке «обычной» памяти расположена эта же информация.

Когда системе или программе нужны данные, она находит их по идентификатору. Сначала она проверяет кэш: если в памяти обнаружилась запись, имеющая соответствующий тег, информация берется оттуда. Это быстрее. Если в кэше таких данных нет, значит, нужно обратиться по этому же идентификатору в «обычную» память или на сервер, а затем поместить в кэш полученные оттуда данные. Так в следующий раз обращение к ним будет быстрее.

Алгоритмы кэширования и вытеснения различаются в зависимости от реализации, и их мы обсудим позже.

Виды кэша

Аппаратная реализация используется процессором, системой, различными низкоуровневыми, то есть близкими к «железу» процессами. Кэш-память отличается от обычного хранилища данных на физическом уровне, она принципиально другая.

Программная реализация используется программами и сервисами. У каждого приложения она своя. Это по сути код, который описывает, как размещать, кэшировать и хранить данные. При этом сама информация находится в обычных участках памяти: на жестком диске, SSD, сервере. На аппаратном, «железном» уровне такой кэш практически не отличается от простого хранилища данных.

Если о кэше заходит речь в контексте веба, баз данных и других подобных систем, то обычно имеется в виду программный. С аппаратными кэшами работают инженеры и низкоуровневые программисты.

Устройство аппаратного кэша

Кэш процессора. У процессора есть понятие тактовой частоты — это то, с какой скоростью операции выполняются на физическом уровне. В современной технике тактовая частота очень высокая, но постоянные обращения к «обычной» памяти сводили бы эту скорость на нет. Чтобы работа была эффективнее, в процессорах предусматривают кэш. На этом уровне он еще называется сверхоперативной памятью и иначе устроен с точки зрения физики. Мы не будем углубляться в сложные технические детали, просто скажем, что доступ к любой ячейке данных в такой памяти обычно занимает одно и то же время.

Особенность сверхоперативной памяти — она энергозависима. Это значит, что такой кэш поддерживается, только пока устройство включено. Если выключить компьютер, содержимое этой памяти очистится, как и в случае с оперативной. После повторного включения содержимое кэша окажется непредсказуемым.

Процессорный кэш обычно разделен на уровни от первого, самого быстрого, до четвертого. Меньше уровней в конкретном процессоре может быть, больше — нет. У большинства устройств только три уровня.

Кэш внешних устройств. Аппаратный кэш также может быть у внешних хранилищ, например жестких дисков. Он опять же обеспечивает более быстрый доступ к памяти. Кроме того, сама система при работе с внешним накопителем может пользоваться частью оперативной памяти компьютера как «дисковым кэшем».

Устройство программного кэша

Программный кэш какого-либо приложения описывается кодом. Кэшированные данные иначе записываются, хранятся в особых структурах данных, и доступ к ним происходит по определенным оптимизированным алгоритмам.

Особенности записи данных. Информацию в программный кэш записывают одним из двух способов:

• сквозной — сначала полученные сведения оказываются в основной памяти, а потом оттуда дублируются в кэш;
• отложенный — сначала данные кэшируются, а потом, по истечении определенного срока или при вытеснении, переносятся в основную память.

Структуры для хранения кэша. Для хранения закэшированных данных обычно используются программные структуры с более быстрым доступом, чем к стандартным файлам или переменным. Чаще всего это ассоциативные массивы или хэш-таблицы — о них вы подробнее можете прочитать в соответствующих статьях. В небольших программах они могут быть заданы как переменные, но чаще представляют собой нечто вроде простой базы данных в памяти устройства. Также это могут быть отдельные файлы и папки, где хранится информация.

Ассоциативные структуры данных используются потому, что позволяют хранить пары «ключ-значение», где ключ может быть числом, текстом, хэшем или чем-то еще. Доступ к ним производится по особым алгоритмам и благодаря этому оказывается быстрее.

Алгоритмы кэширования. Одна из особенностей кэша — это относительно небольшой участок памяти. Если он становится слишком объемным, то начинает занимать слишком много места, может ухудшиться и быстродействие. Так что размер программного кэша ограничивают. А если он оказывается заполнен, срабатывают алгоритмы вытеснения — какая-то информация «выбрасывается» из него, а новая записывается.

Алгоритмов, которые описывают добавление и вытеснение, несколько. Наиболее известных — четыре:

• MRU — убираются данные, которые испольовались последними;
• LFU — вытесняются данные, которые используются реже всего;
• LRU — вытесняются данные, к которым не обращались дольше всего;
• ARC — комбинация двух предыдущих типов.

Существует теоретический алгоритм, который невозможно реализовать в общем виде: отбрасываться должна наименее полезная информация. Он называется алгоритмом Белади. Реализация невозможна, потому что компьютер не сможет предвидеть, какая информация более или менее полезна. Существующие алгоритмы приближают к теоретическому в зависимости от особенностей работы конкретной программы.

Примеры программного кэша

Это только несколько примеров. Сфера использования кэш-памяти как концепта намного шире, мы только привели несколько наглядных вариантов.

Кэш браузера. Браузер открывает сайты. Если упростить: чтобы отобразить страницу как надо, он скачивает информацию с ее сервера и показывает вам. Этот процесс занимает время и отнимает ресурсы: нужно обратиться к сети, получить ответ, подгрузить и отобразить контент. Поэтому, чтобы ускорить загрузку, часть данных кэшируется.

Кэш браузера — это обычно папка в каталоге, где находятся его файлы. В кэше хранятся локальные копии некоторых данных с сайтов, на которых вы находились. Какие именно это данные, зависит от браузеров, но чаще всего сохраняются сведения, которые много весят и редко изменяются. Это картинки, участки видеороликов, графические элементы интерфейса. Если человек зайдет на сайт, данные которого закэшировались, то сможет получить к ним доступ быстрее и это не потребует активного скачивания «тяжелой» информации из сети.

Иногда браузерный кэш нужно очищать — например, если он закэшировал страницу, на которой была ошибка, и теперь все время показывает ее как ошибочную. Это можно сделать через настройки самого браузера.

Сетевой кэш. Им обычно пользуются крупные ресурсы, на которые заходят из разных точек мира. На самом низком уровне все происходящее в вычислительной технике – электрические импульсы, а у них есть конечная скорость. Поэтому, если компьютер в какой-то части мира захочет обратиться к компьютеру в противоположном полушарии, данные будут идти дольше.

Для разрешения этой проблемы используют CDN, сети доставки контента. Это распределенная система из большого количества устройств, которые находятся в разных точках мира. По сути, это кэш с хранением данных в разных местах.

Такое использование кэша позволяет сайтам быстро загружаться из любой точки мира: устройства находятся в разных странах и на разных материках. С CDN работают соответствующие специалисты, повлиять на их использование простой пользователь не может.

Кэш серверной части сайта. В веб-разработке кэш может быть не только браузерным. У самих владельцев ресурса есть еще один способ ускорить доступ к страницам. Это использование специального кэш-сервера: он кэширует контент, соответствующий самым популярным запросам. В результате те страницы, которые пользователи посещают часто, будут загружаться у них быстрее, а это полезно сразу по многим причинам. Это делает сайт более удобным, помогает его ранжированию, улучшает пользовательский опыт.

К серверному кэшу нет доступа у обычного пользователя. С ним могут соприкасаться бэкендеры и другие специалисты, работающие непосредственно с «внутренней» частью сайта.

Кэш программ, работающих с памятью. Приложения могут использовать кэш как способ хранить свои внутренние данные, к которым нужен быстрый доступ. Это, например, промежуточные результаты каких-то вычислений или действий — они понадобятся в дальнейшем. Или параметры, которые нужно передавать разным модулям.

Кэш приложения может представлять собой папку с файлами на устройстве, а может существовать в рамках кода — тогда это какая-либо переменная или структура данных.

Преимущества кэша

Кэш — нечто обязательное для современных компьютеров, серверов, веб-приложений и других сущностей. Без него интернет и в целом IT не функционировали бы как надо. Вот какие преимущества дает его использование.

Повышение производительности. С кэшем приложения работают быстрее и эффективнее: им не приходится постоянно тратить время на подгрузку каких-то данных, ведь они могут просто взять их из кэша. Иначе все постоянно зависало бы, приходилось бы долго ждать.

Снижение нагрузки. Так как к основному хранилищу благодаря кэшу обращаются реже, на него снижается нагрузка. Это особенно важно в случае с серверами, так как помогает избежать отказов и резкого снижения производительности из-за нагрузки в пиковых ситуациях.

Повышение пропускной способности. Как следствие всего перечисленного, повышается пропускная способность операций. Дело в том, что чтение и запись данных — операции, которые занимают время и могут выполняться только в определенном количестве за момент времени. У кэша пропускная способность намного выше, чем у обычной памяти, поэтому операций за один момент может быть множество — намного больше, чем при работе с сервером, базой данным или другим хранилищем.

Оптимизация. Представьте себе, что к каким-то данным обращаются чаще, чем к другим. Это может быть определенная популярная страница сайта или какая-то информация из приложения, что-то еще. Если эти данные будут храниться в обычной памяти, это создаст лишнюю нагрузку и снизит скорость доступа. А их кэширование позволяет оптимизировать доступ и сделать нагрузку более равномерной.

Меньшие затраты. Это опять же преимущество, важное для веба. Использование серверного или сетевого кэша приводит к тому, что сервису нужно платить за меньшее количество ресурсов для базы данных или серверов. Несмотря на то что сам кэш тоже не бесплатный, выходит тем не менее дешевле, чем без него.

Недостатки кэша

• Аппаратный кэш — очень дорогая в производстве структура. К тому же он обычно энергозависим: стоит выключить устройство — все данные потеряются.
• Программный кэш не решит всех вопросов, связанных с памятью. Он ограничен по размеру, а специфические алгоритмы не позволяют хранить в нем что-то неограниченное количество времени. Для долговременного хранения важной информации он не подходит.
• Алгоритма кэширования, оптимального в любых ситуациях, не существует. Поэтому алгоритм выбирают разработчики в зависимости от целей конкретной программы: он обычно довольно узкоспециализированный и не подходит для широкого спектра задач.
• Закэшировать «весь интернет» или всю память не получится — размер кэша довольно маленький.

Это не минусы в классическом понимании: кэшем все равно пользуются все. Просто надо понимать, что это специализированный инструмент со своей сферой использования.

Как реализован кэш

Аппаратный кэш реализуется на уровне полупроводников и электрических схем. Программный куда разнообразнее.

Кэширование в приложении может быть устроено как хранение данных в специальных структурах, существующих в коде, или как сохранение информации в отдельные файлы и папки. Соответственно, код описывает то, как данные добавляются и удаляются из кэша.

В случае с сетевой инфраструктурой обычно используются специальные сервисы. Они предоставляют сайту мощности кэш-памяти или кэш-сервер за определенную абонентскую плату.

В разработке также применяют API и фреймворки, в которых есть реализации программного кэша разных типов. Такие инструменты позволяют не писать реализацию с нуля, а чтобы начать работать с ними, понадобится изучить соответствующую технологию.

Как начать работать с кэшем

Чтобы написать собственную реализацию программного кэша в самом простом виде, понадобится изучить алгоритмы его наполнения и особенности хранения данных. Тогда вы сможете создать код, который реализует максимально простой кэш.

Для более сложных решений понадобится пользоваться фреймворками и соответствующими технологиями. А при создании веб-архитектуры, возможно, придется арендовать кэш-сервер для сайта или базы данных — но это уже более продвинутый уровень, таким занимаются владельцы ресурсов и старшие специалисты.

Что такое кэшированные данные, и следует ли их сохранить или очистить?

Не уверен, заметили ли вы, но открытие приложения или посещение веб-сайта в первый раз может занять некоторое время.

Ладно, «пока» может быть чрезмерным, но эти дополнительные несколько секунд времени загрузки имеют значение для нас при просмотре веб-страниц или прокрутке наших приложений.

Хотя это происходит не случайно. В основном это связано с тем, что на наших устройствах нет кэшированных данных для определенного приложения или веб-сайта.

Если вы не знаете, что такое кешированные данные, давайте быстро их рассмотрим.

Что такое кэшированные данные?

Кэшированные данные — это файлы, сценарии, изображения и другие мультимедиа, сохраняемые на вашем устройстве после открытия приложения или посещения веб-сайта в первый раз. Затем эти данные используются для быстрого сбора информации о приложении или веб-сайте при каждом повторном посещении, что сокращает время загрузки.

 Техника хранения данных кеша или файлов кеша в качестве истории на телефоне или веб-браузере для улучшения взаимодействия с пользователем при будущих посещениях веб-сайта или приложения называется кэшированием.

Независимо от типа приложения или устройства (ноутбуки, планшеты, смартфоны), используемых для потребления контента или обмена информацией, все они содержат место для хранения кэшированных данных для быстрого доступа. Компании используют программное обеспечение для управления мобильными устройствами (MDM) для оптимизации функциональности и безопасности устройств, помогая защитить корпоративную сеть.

Как работают кэшированные данные?

Чтобы кешированные данные сохранялись для повторного доступа, на вашем устройстве должно быть достаточно памяти или места для хранения. С технической точки зрения кэш занимает очень высокое место в иерархии компьютерной памяти. Вот изображение этой иерархии для справки:

Вы можете увидеть чуть ниже регистра ЦП — небольших строительных блоков процессора компьютера — несколько уровней кэш-памяти.

• L1 или уровень 1 — это основной уровень кэш-памяти, встроенный в микросхему микропроцессора.
• L2 и L3, или уровни 2 и 3, являются вторичным уровнем кэша, который питает L1. Он медленнее L1 на наносекунды.

Кэш-память имеет чрезвычайно низкую задержку, что означает очень быстрый доступ к ней. Вы можете проверить это, открыв новое приложение или посетив веб-сайт, на котором вы никогда раньше не были, а затем повторно посетить его и сравнить скорости.

Примечание: Ваш второй раз должен быть заметно быстрее.

Обратная сторона низкой задержки означает, что можно хранить не так много памяти. Вот почему файлы небольшого размера, такие как веб-текст и изображения, хранятся в кеше.

Важны ли кэшированные данные?

Кэшированные данные не важны по своей сути, поскольку они считаются только «временным хранилищем». Тем не менее, он существует для улучшения пользовательского опыта.

Для загрузки таких элементов страницы, как изображения, видео и даже текст, требуется некоторое время. Когда эти данные кэшируются, мы можем снова открыть приложение или повторно посетить страницу с уверенностью, что это не займет столько времени.

Кэш-память также сохраняет состояния. Например, если я закрою свое приложение Twitter и снова открою его через 10 минут, я смогу прокрутить вниз и увидеть сообщения, которые были загружены ранее. Без кеша все пришлось бы перезагружать. Вы можете специально удалить кеш на определенных веб-сайтах, но оставить другие на месте, что может быть особенно полезно, если вы управляете несколькими сайтами.

Должен ли я очистить кэш?

Итак, если кешированные данные не так важны, безопасно ли их стирать? Ну, это зависит.

Если вы обнаружите, что память вашего мобильного устройства истощается из-за кэшированных данных, вам, вероятно, следует очистить ее. В конце концов, кешированные данные не являются жизненно важными для производительности приложения или веб-сайта; это просто означает, что файлы на нем должны быть перезагружены.

Хотя постоянная очистка кеша не является постоянным решением, поскольку в какой-то момент вам придется повторно открывать приложения и повторно посещать веб-сайты. Данные будут повторно кэшированы, и цикл продолжится.

Если вам не хватает памяти, рассмотрите возможность удаления старых текстовых сообщений, изображений или видеофайлов на вашем устройстве. Также стоит изучить облачное хранилище файлов и программное обеспечение для обмена, такое как Google Drive или Dropbox, если вы хотите сохранить свои файлы. Эти варианты обычно предлагают бесплатное количество облачного пространства.

Как очистить кэшированные данные

Если вы хотите полностью очистить кеш, вот как это сделать в разных операционных системах:

Очистить кеш на iPhone

Выполните следующие простые действия, чтобы очистить кеш на устройствах iOS:

Перейдите в Настройки > Общие > iPhone Хранилище .

Отсюда у вас есть несколько вариантов. Ваш первый вариант — очистить весь кеш приложений, которые вы почти не используете или никогда не используете. Это по рекомендации «Выгрузка неиспользуемых приложений . » Термин «разгрузка» — это просто причудливая фраза iOS для очистки кеша.

Второй вариант — прокрутить вниз и коснуться отдельных приложений с большим количеством кэшированных данных на вашем устройстве. Как вы можете это сказать? Apple перечислит эти приложения от самых высоких использования памяти до самых низких .

Просто разгрузите отдельное приложение, чтобы освободить временное пространство на вашем устройстве.

Наконечник: Очистка кеша просто удаляет временные файлы. Он не удалит учетные данные для входа, загруженные файлы или пользовательские настройки.

Очистить кеш на Android

Очистить кеш на устройствах Android можно следующими способами.

Очистить кэш в приложении Chrome

1. Откройте приложение Google Chrome на телефоне или планшете Android.
2. Нажмите Еще на три точки в правом верхнем углу веб-страницы.
3. Нажмите История , а затем нажмите Очистить данные браузера и выберите временной диапазон вверху.
4. Выберите временной диапазон и установите флажки рядом с «Кэшированные файлы изображений».
5. Нажмите Очистить данные , чтобы освободить кеш браузера в Chrome.

Совет: Вы можете очистить кэшированные файлы в Chrome даже в автономном режиме.

Очистить кеш приложения

Давайте возьмем Samsung Galaxy Note 8 в качестве примера, чтобы понять, как очистить кэш приложений на устройствах Android.

1. Откройте меню Настройки на телефоне Android и выберите Приложения из списка
2. В зависимости от вашей версии Android вы можете получить возможность открывать установленные приложения, все приложения, включенные, отключенные и другие приложения. Выберите «Все», если вы используете Samsung Galaxy Note 8 .
3. Выберите подходящий вариант и перейдите к приложению, кэш которого нужно очистить
4. Выберите приложение и коснитесь Хранилище из списка параметров в данных приложения
5. Коснитесь Очистить кеш , чтобы освободить место на устройстве

Важны ли кэшированные данные?

Кэшированные данные не важны по своей сути, поскольку они считаются только «временным хранилищем». Тем не менее, он существует для улучшения пользовательского опыта.

Для загрузки таких элементов страницы, как изображения, видео и даже текст, требуется некоторое время. Когда эти данные кэшируются, мы можем снова открыть приложение или повторно посетить страницу с уверенностью, что это не займет столько времени.

Кэш-память также сохраняет состояния. Например, если я закрою свое приложение Twitter и снова открою его через 10 минут, я смогу прокрутить вниз и увидеть сообщения, которые были загружены ранее. Без кеша все пришлось бы перезагружать.

Кроме того, кэширование является ключевым компонентом экономичного крупномасштабного облачного хостинга и имеет жизненно важное значение для запасных вариантов, таких как CDN (сети доставки контента).

Очистить кеш в Firefox

Очистить кеш Firefox довольно просто. Выполните следующие пять шагов:

1. Выберите параметры, нажав Меню на странице Firefox.

2. Коснитесь панели «Конфиденциальность и безопасность».

3. Нажмите «Очистить данные» на вкладке «Файлы cookie и данные сайтов».

4. Снимите флажки напротив всех остальных параметров и установите флажок Кэшированный веб-контент.

Что происходит после очистки кеша?

• Некоторые настройки на сайтах удаляются. Например, если вы вошли в систему, вам потребуется войти снова.
• Если вы включите синхронизацию в Chrome, вы останетесь в аккаунте Google, с которым синхронизируетесь, чтобы удалить свои данные на всех ваших устройствах.
• Некоторые сайты могут казаться медленнее, потому что контент, например изображения, должен загружаться снова. ~ Служба поддержки Google

Что делает очистка кеша?

Теперь у вас есть достаточно полное представление о том, что такое кэшированные данные, где они хранятся и какова их важность для производительности устройства.

Неплохо время от времени очищать кэшированные данные. Некоторые называют эти данные «мусорными файлами», что означает, что они просто сидят и накапливаются на вашем устройстве. Очистка кеша помогает поддерживать чистоту, но не полагайтесь на него как на надежный метод для создания нового пространства.

Теперь, когда вы знаете, как очистить кэш для повышения производительности вашего устройства, сделайте его более безопасным с помощью двухфакторной аутентификации.

Эта статья была первоначально опубликована в 2019 году. Она была дополнена новой информацией.

Защитите свой парк мобильных телефонов

Оптимизируйте функциональность и безопасность мобильных устройств на вашем предприятии с помощью лучшего программного обеспечения для управления мобильными устройствами.

Обзор программного обеспечения

Девин Пикелл

Девин — бывший старший специалист по контенту в G2. До G2 он помогал запускать стартапы на ранней стадии развития с бурно развивающейся технологической сцены Чикаго. Вне работы он любит смотреть своих любимых Детенышей, играть в бейсбол и другие игры. (он/его/его)

Кэширование файлов в распределенных файловых системах

Кэширование файлов повышает производительность ввода-вывода, поскольку ранее прочитанные файлы хранятся в основной памяти. Поскольку файлы доступны локально, передача по сети обнуляется при повторных запросах этих файлов. Повышение производительности файловой системы основано на локальности шаблона доступа к файлам. Кэширование также помогает повысить надежность и масштабируемость.

Кэширование файлов — важная функция распределенных файловых систем, помогающая повысить производительность за счет сокращения сетевого трафика и минимизации доступа к диску. В распределенной файловой системе файлы хранятся на нескольких серверах или узлах, а кэширование файлов включает временное хранение часто используемых файлов в памяти или на локальных дисках, чтобы уменьшить потребность в доступе к сети или диску.

Вот несколько способов реализации кэширования файлов в распределенных файловых системах:

Кэширование на стороне клиента. При таком подходе клиентский компьютер сохраняет локальную копию часто используемых файлов. Когда файл запрашивается, клиент проверяет, актуальна ли локальная копия, и если да, то использует ее вместо запроса файла с сервера. Это снижает сетевой трафик и повышает производительность за счет уменьшения потребности в доступе к сети.

Кэширование на стороне сервера. При таком подходе сервер хранит часто используемые файлы в памяти или на локальных дисках, чтобы уменьшить потребность в доступе к диску. При запросе файла сервер проверяет, есть ли он в кеше и, если есть, возвращает его, не обращаясь к диску. Этот подход также может уменьшить сетевой трафик за счет уменьшения необходимости передачи файлов по сети.

Распределенное кэширование. В этом подходе файловый кэш распределяется между несколькими серверами или узлами. При запросе файла система проверяет, есть ли он в кеше и, если есть, возвращает его с ближайшего сервера. Такой подход снижает сетевой трафик за счет сведения к минимуму необходимости передачи данных по сети.

К преимуществам кэширования файлов в распределенных файловых системах относятся:

1. Повышенная производительность. За счет сокращения сетевого трафика и сведения к минимуму доступа к диску кэширование файлов может значительно повысить производительность распределенных файловых систем.
2. Уменьшенная задержка. Кэширование файлов может уменьшить задержку, обеспечивая более быстрый доступ к файлам без необходимости доступа к сети или доступа к диску.
3. Лучшее использование ресурсов: кэширование файлов позволяет хранить часто используемые файлы в памяти или на локальных дисках, уменьшая потребность в доступе к сети или диску и улучшая использование ресурсов.

Однако у кэширования файлов в распределенных файловых системах есть и некоторые недостатки, в том числе:

1. Повышенная сложность: кэширование файлов может усложнить распределенные файловые системы, требуя дополнительного программного и аппаратного обеспечения для управления кэшем и его обслуживания.
2. Проблемы согласованности кэша. Поддержание актуальности кэша может быть проблемой, и могут возникать несоответствия между кэшем и фактической файловой системой.
3. Повышенное использование памяти: для кэширования файлов требуются дополнительные ресурсы памяти для хранения часто используемых файлов, что может привести к увеличению
4. Использование памяти на клиентских машинах и серверах.
   В целом, кэширование файлов — важная функция распределенных файловых систем, позволяющая повысить производительность и уменьшить время ожидания. Однако это также создает некоторую сложность и требует тщательного управления для обеспечения согласованности кэша и эффективного использования ресурсов.

Большинство современных распределенных файловых систем используют ту или иную форму кэширования. Схемы кэширования файлов определяются рядом критериев, включая степень детализации кэшированных данных, размер кэша (большой/малый/фиксированный/динамический), политику замены, расположение кэша, механизмы распространения изменений и проверку кэша.

Расположение кэша: Файл может храниться на диске или в основной памяти клиента или сервера в системе клиент-сервер с памятью и диском.

Диск сервера : Это всегда исходное место сохранения файла. Здесь достаточно места на случай, если этот файл будет изменен и станет длиннее. Кроме того, файл виден всем клиентам.

Преимущества: Нет проблем с согласованностью, поскольку каждый файл имеет только одну копию. Когда клиент хочет прочитать файл, требуются две передачи: с диска сервера в основную память и из основной памяти клиента на диск сервера.

Минусы:

• Возможно, оба этих перевода займут некоторое время. Одну часть времени передачи можно избежать, кэшируя файл в основной памяти сервера для повышения производительности.
• Поскольку основная память ограничена, потребуется алгоритм для определения того, какие файлы или части файлов должны храниться в кэше. Этот алгоритм будет основан на двух факторах: единице кэша и механизме замены, применяемом при заполнении кэша.

Основная память сервера : Вопрос заключается в том, следует ли кэшировать весь файл или только блоки диска, когда файл кэшируется в основной памяти сервера. Если кешировать полный файл, его можно хранить в смежных местах, а высокая скорость передачи приводит к хорошей производительности. Кэширование дисковых блоков делает кэш и дисковое пространство более эффективными.
Для решения последней проблемы используются стандартные методы кэширования. По сравнению со ссылками на память, ссылки на кэш встречаются довольно редко. Самый старый блок может быть выбран для вытеснения в LRU (наименее недавно использованный). Кэш-копию можно удалить, если на диске есть актуальная копия. Кэш-данные также могут быть записаны на диск. Клиенты могут легко и прозрачно получить доступ к кэшированному файлу в основной памяти сервера. Сервер может легко поддерживать согласованность дисков и копий файла в основной памяти. По словам клиента, в системе существует только одна копия файла.

Диск клиента : Данные также могут быть сохранены на жестком диске клиента. Хотя передача по сети сокращается, в случае попадания в кэш необходимо получить доступ к диску. Поскольку измененные данные будут доступны в случае потери данных или сбоя, этот метод повышает надежность. Затем информацию можно восстановить с жесткого диска клиента.
Даже если клиент отключен от сервера, доступ к файлу сохраняется. Поскольку доступ к диску может осуществляться локально, нет необходимости обращаться к серверу, что повышает масштабируемость и надежность.

Преимущества:

• Повышенная надежность благодаря возможности восстановления данных в случае их потери.
• Диск клиента имеет значительно большую емкость, чем основная память клиента. Можно кэшировать больше данных, что приводит к максимальному коэффициенту попаданий в кэш. Большинство распределенных файловых систем используют архитектуру передачи данных на уровне файлов, в которой кэшируется весь файл.
• Масштабируемость повышается, поскольку доступ к диску может осуществляться локально.

Недостатки:

• Единственным недостатком является то, что дисковое кэширование несовместимо с бездисковыми рабочими станциями. Каждый кеш требует доступа к диску, что приводит к значительному увеличению времени отклика. Необходимо решить, следует ли кэшировать в основной памяти сервера или на диске клиента.
• Хотя серверное кэширование устраняет необходимость в доступе к диску, по-прежнему требуется передача данных по сети. Кэширование данных на стороне клиента — это решение для сокращения времени передачи по сети. Должна ли система использовать основную память клиента или диск, зависит от того, нужно ли системе экономить место или повышать производительность.
• Медленный доступ, если на диске больше места. Основная память сервера может быть в состоянии предоставить файл быстрее, чем диск клиента. Кэширование можно сделать на диске клиента, если размер файла очень большой. На рисунке ниже показан самый простой способ, т. е. отказ от кэширования.

Основная память клиента : После согласования того, что файлы должны кэшироваться в памяти клиента, кэширование может выполняться в адресном пространстве пользовательского процесса, в ядре или диспетчере кэша в качестве пользовательского процесса .
Второй вариант — кэшировать файлы в адресном пространстве каждого пользовательского процесса, как показано ниже:

Библиотека системных вызовов отвечает за кэширование. Файлы открываются, закрываются, читаются и записываются во время выполнения процесса. Библиотека сохраняет наиболее часто используемые файлы, чтобы при необходимости их можно было использовать повторно. Обновленные файлы возвращаются на сервер после завершения операции. Когда отдельные процессы регулярно открывают и закрывают файлы, этот метод работает хорошо.
Это нормально для менеджеров баз данных, но не для программистов, работающих в условиях, когда доступ к файлам может быть закрыт.
Файл может быть кэширован в ядре, а не в адресном пространстве пользовательского процесса, как показано. Однако этот метод требует множества системных вызовов для доступа к файлу при каждом попадании в кэш.

Для кэширования файлов можно использовать отдельный менеджер кэша пользовательского уровня. В результате ядру больше не нужно поддерживать код файловой системы, и оно становится более изолированным и гибким. Ядро может принять решение о распределении памяти для программы и кэша во время выполнения. Ядро может хранить некоторые кэшированные файлы на диске, если менеджер кэша работает в виртуальной памяти, а блоки переносятся в основную память при попадании в кэш. 9

Недостатки :

• Требуется отдельный менеджер кэша на уровне пользователя.
• Принципы клиентского кэширования не имеют значения для виртуальной памяти, хотя менеджер кэша может блокировать некоторые часто запрашиваемые страницы.

Согласованность кэша — политика обновления кэша :

Когда кэш расположен на клиентском узле, несколько пользователей могут одновременно обращаться к одним и тем же данным или файлу в файловой системе. Если все кэши содержат одни и те же самые последние данные, они считаются согласованными. Возможно, что данные станут несогласованными, если некоторые пользователи изменят файл. Распределенная система, использующая DFS, должна обеспечивать согласованность своих копий данных.
В зависимости от того, когда следует распространять изменения на сервер и как проверять подлинность данных кэша, предоставляется множество стратегий согласованности. Тремя типами являются сквозная запись, запись при закрытии и централизованное управление.
Когда кеш находится на узле клиента и один пользователь записывает данные в кеш, он также должен быть виден другим пользователям. Письменная политика определяет, когда выполняется запись.

Существует четыре политики обновления кэша:

• Сквозная запись : Когда новый пользователь редактирует запись в кэше с помощью этого метода, она немедленно записывается на сервер. Любая процедура, требующая файл с сервера, теперь всегда будет получать самую актуальную информацию. Рассмотрим следующий сценарий: клиентский процесс читает файл, кэширует его, а затем завершает работу. Другой клиент изменяет тот же файл и вскоре отправляет изменения на сервер.
  Если процесс запущен на первой машине с кешированной копией файла, он получит устаревшую копию. Чтобы этого избежать, сравните время модификации обеих копий, кэшированной копии на машине клиента и загруженной копии на сервере, чтобы проверить файл с сервером.
• Отложенная запись : Чтобы сократить непрерывный сетевой трафик, периодически записывайте все обновления на сервер или объединяйте их вместе. Он известен как «отложенная запись». Этот метод повышает производительность, позволяя выполнять одну операцию массовой записи, а не несколько небольших операций записи. В этом случае временный файл не сохраняется на файловом сервере.
• Запись при закрытии : Один шаг вперед — записать файл обратно на сервер только после его закрытия. «Запись при закрытии» — так называется алгоритм. Вторая запись перезаписывает первую, если два кэшированных файла записываются друг за другом. Это сравнимо с тем, что происходит, когда два процесса читают или записывают данные в свое собственное адресное пространство, а затем выполняют обратную запись на сервер в однопроцессорной системе.
• Централизованное управление : В целях отслеживания клиент отправляет информацию о файлах, которые он только что открыл, на сервер, который затем выполняет чтение, запись или и то, и другое. Несколько процессов могут читать из одного и того же файла, но как только один процесс откроет файл для записи, всем другим процессам будет отказано в доступе. После того, как сервер получит уведомление о закрытии файла, он обновит свою таблицу, и только после этого к файлу смогут получить доступ дополнительные пользователи.

Схема проверки кэша :

Когда данные кэша изменяются, политика распространения модификации сообщает, когда обновляется основная копия файла на узле сервера. Он не предоставляет информации о том, когда обновляются данные файлов в кэшах других узлов. Данные из файла могут храниться в кэшах многих узлов одновременно.
Когда другой клиент изменяет данные, соответствующие элементу кэша в главной копии файла на сервере, запись кэша клиента устаревает. Требуется проверить, совпадают ли данные, кэшированные на клиентском узле, с мастер-копией. Если это не так, кэшированные данные должны быть признаны недействительными, а новая версия данных должна быть запрошена с сервера.
Для проверки достоверности данных кэша используются 2 схемы:

1. Подход, инициированный клиентом : Клиент подключается к серверу и проверяет, что данные, которые он имеет в своем кэше, соответствуют основной копии. Проверка может выполняться в разное время, как-
   • Проверка перед каждым доступом: Поскольку здесь сервер должен вызываться каждый раз при доступе, это сводит на нет фактическую цель кэширования данных.
   • Периодическая проверка: Проверка выполняется с регулярным заданным интервалом
   • Проверка открытия файла: Запись кэша проверяется при открытии файла.
     

     This entry was posted in Популярное