Bộ nhớ cache là gì? 4 cách sử dụng cache thông dụng

Cache là gì mà chúng ở khắp nơi? Từ trong điện thoại của bạn đã có bộ nhớ lưu dữ liệu, rồi lại có bộ nhớ cache? Bạn sử dụng trình duyệt như Chrome hay CocCoc cũng thấy có chỗ xoá cache, bạn có một website và bạn cũng từng nghe về việc xóa cache cho website chạy nhanh hơn. Vậy cache là gì? Thiết Kế Web Số 1 sẽ giúp bạn giải đáp nhé!

Công dụng của cache là gì?

Bộ nhớ cache là gì?

Cache – bộ nhớ đệm là một công nghệ phần cứng (technical hardware) hoặc giải pháp phần mềm (software solutions) nhằm mục đích lưu trữ thông tin tạm thời trong máy tính.

Lưu ý: Cache phiên âm là /kæʃ/ đọc thành: kash không phải “ca che” như cách viết.

Công dụng của cache là gì?

Cache là kĩ thuật xuất hiện ở rất nhiều nơi, từ phần cứng đến phần mềm, các thiết bị network và dịch vụ cũng như hạ tầng của một ứng dụng. Cache đóng vai trò rất quan trọng trong việc cải thiện hiệu năng của toàn bộ server nói chung.

Với cache, tốc độ truy cập dữ liệu của các trình duyệt, ứng dụng, phần mềm và cả trình duyệt sẽ nhanh hơn. Việc sử dụng cache làm giảm độ trễ cho dữ liệu hoạt động, từ đó làm hiệu suất của ứng dụng và hệ thống sẽ cao hơn.

Đặc biệt đối với các website, cache đóng vai trò cực kỳ quan trọng với các nhiệm vụ như:

  • Cải thiện tốc độ, có thể giúp các yêu cầu của người dùng được đáp ứng gần như tức thời.
  • Tăng hiệu suất phần cứng, phần mềm và giảm thiểu các xử lý phải thông qua CPU của máy tính.
  • Vẫn lưu lại được nội dung của web nếu kết nối mạng bị gián đoạn.
  • Giảm thiểu băng thông, giúp hạn chế các yêu cầu trực tiếp lên server từ máy người dùng.
  • Đáp ứng được những trang web có lượng truy cập lớn.

Cách hoạt động của web cache

Lấy một ví dụ cụ thể: bạn có một website hay một blog, và bạn bật sẵn cache. Ở một nơi nào đó khác cũng tại Việt Nam, người dùng X truy cập vào web của bạn như bình thường để xem bài viết.

Máy chủ nhận được yêu cầu và xử lý yêu cầu đó. Máy chủ sẽ biến kết quả đó trở thành một tệp HTML gửi đến trình duyệt web của người dùng X. Bộ nhớ đệm sẽ lưu lại tệp HTML này trong RAM.

Từ lần đó về sau, người dùng X truy cập vào bài viết đó thì máy chủ không cần thực hiện chuyển đổi yêu cầu đó sang HTML nữa. Máy chủ sẽ gửi thẳng file HTML đã lưu sẵn đến trình duyệt của người dùng X. Việc này, vừa giảm thiểu băng thông sử dụng, vừa giúp người dùng truy cập nhanh hơn.

Với một nguồn lực hosting và băng thông hạn chế, sử dụng cache cho website là một giải pháp cực kì tối ưu.

Thuật toán cache

Thiết Kế Web Số 1 sẽ giới thiệu cho bạn về 3 thuật toán duy trì cache:

  • Least Frequently Used (LFU) Ít được sử dụng thường xuyên: thuật toán này sẽ theo dõi lần truy cập các file. Tệp nào có số lần truy cập ít nhất sẽ bị xóa trước.
  • Least Recently Used (LRU) – ít sử dụng gần đây: thuật toán này sẽ xếp theo thứ tự thời gian, cái nào cũ nhất thì xoá trước.
  • Most Recently Used (MRU) – sử dụng gần đây nhất. Với thuật toán này, file nào gần nhất theo thứ tự thời gian sẽ bị xóa trước. Cách sử dụng này chỉ thực sự hữu dụng với những file cũ được thường xuyên sử dụng hơn file mới.

Các loại cache

Write-around cache

Write-around cache sẽ bỏ qua cache và ghi thẳng các nội dung hoạt động vào trong bộ nhớ. Write-around cache giúp cache không bị quá tải khi có quá nhiều yêu cầu được thực hiện cùng lúc. Tuy nhiên dữ liệu sẽ phải lấy ra từ bộ nhớ chính nên sẽ hơi lâu.

Write-through cache

Loại này thì hoạt động bằng cách ghi đè lên bộ nhớ lẫn cache cũ. Write-through cache luôn được lưu trữ tạm thời nên việc đọc/xuất rất nhanh chóng, tuy nhiên thì thời gian lưu trữ dài gây kéo dài quá trình, vì dữ liệu đã ghi trên bộ nhớ xong phải ghi thêm vào bộ nhớ chính.

Write-back cache

Loại này sẽ chuyển toàn bộ những hoạt động từ bộ nhớ sang cache. Sau khi toàn bộ dữ liệu được lưu trong cache thì được gọi là hoàn chỉnh, và cuối cùng sao chép ngược từ cache qua bộ nhớ chính. Write-back cache giúp tăng tốc độ truy cập, gia tăng hiệu năng web, ứng dụng. Nhưng nó phụ thuộc vào cơ chế lưu của cache sử dụng nữa, tiềm năng mất dữ liệu trước khi được lưu vào bộ nhớ là có thể xảy ra.

Bảng so sánh lợi ích của các loại cache

Loại cache

Hiệu suất đọc

Hiệu suất ghi

Độ bảo toàn khi đọc

Độ bảo toàn khi ghi

Write-around

Tốt

Tệ

Tốt

Tốt

Write-through

Tốt

Tệ

Tốt

Tốt

Write-back

Tốt

Tốt

Tốt

Tệ

Một số cách phổ biến sử dụng cache

4 cách sử dụng cache thông dụng

Có rất nhiều trường hợp để sử dụng cache, nhưng có 4 trường hợp rất đặc biệt phải nhắc đến bao gồm:

  • Cache server
  • Disk cache
  • Cache memory
  • Flash cache

Cache server hay cache proxy, là một hình thức lưu trữ các trang web, nội dung internet một cách cục bộ từ các hoạt động máy chủ kết nối mạng chuyên dụng hoặc dịch vụ hoạt động của máy chủ.

Disk cache ghi các nội dung đọc trong thời gian gần nhất và liền kề sẽ được lưu lại. Trong một số trường hợp Disk cache sẽ lưu trữ theo tần suất đọc. Disk cache có khả năng cải thiện tốc độ đọc ghi dữ liệu lên đĩa cứng.

Cache memory thường được gắn trực tiếp lên CPU. Cache memory có khả năng xử lý trực tiếp yêu cầu từ các chương trình, giúp bộ nhớ trở nên nhanh hơn so với ram thông thường.

Flash cache là thiết bị lưu trữ tạm thời dữ liệu tên chip, có khả năng truy xuất dữ liệu tốc độ cao hơn so với bộ nhớ trên ổ đĩa truyền thống.

Caching có những hình thức nào?

Trên cơ bản, caching được chia thành 4 hình thức:

  • HTML caching: Đây là hình thức phổ biến và được sử dụng rộng rãi cho hầu hết trang web. Hình thức này giúp các nội dung trên trang web được lưu trữ tạm thời dưới file HTML tĩnh và cất giữ tại ổ cứng máy chủ.
  • Opcode caching: Hình thức này được tạo ra để tăng hiệu suất phân tích và biên dịch cho trang web PHP. Opcode caching có khả năng tăng tốc độ xử lý truy vấn website khi bottleneck gặp vấn đề tại CPU.
  • Object caching: Hình thức này được sử dụng riêng cho các website WordPress. Object caching giúp lưu trữ những dữ liệu được xử lý bằng code PHP, query hoặc session.
  • Database caching: Hình thức này được dùng để lưu trữ các dữ liệu truy vấn trên bộ nhớ RAM.

Dữ liệu cache được lưu trữ tại đâu?

Browser

Những trình duyệt web như: Firefox, Google Chrome, Safari,… đều sử dụng browser cache để cải thiện hiệu suất trang web. Các dữ liệu của trang đó được lưu trong cache trên trình duyệt máy tính khi người dùng vào webpage. Những dữ liệu được lưu lại từ bộ nhớ cache sẽ được hiển thị ngay lập tức nếu người dùng nhấn nút “back” để trở lại.

Cách thức này được gọi là read cache (đọc cache). Khi thực hiện cách thức này, tốc độ phản hồi của trình duyệt sẽ nhanh hơn.

Nhìn chung, browser cache là nơi lưu trữ dữ liệu webpage thông dụng. Browser cache cho phép một người sử dụng và cá nhân hóa các dữ liệu được trả về.

Proxy cache

Nếu browser cache chỉ hỗ trợ cho một người dùng thì proxy có khả năng đáp ứng cho hàng trăm user trên cùng nội dung. Bộ nhớ đệm proxy được vận hành bởi ISPs (Internet Service Providers). Khi sử dụng proxy cache, bạn có thể tận dụng tối đa tài nguyên phần cứng và lấy bất kỳ máy chủ nào giữa client và server website để cache dữ liệu.

Gateway cache

Gateway cache có khả năng giảm tải lên server do được gắn origin server. Bộ nhớ này được xây dựng theo mô hình máy chủ 2 lớp. Trong đó, 1 lớp có nhiệm vụ xử lý các file tĩnh, lớp còn lại giúp xử lý các nội dung động… Bên cạnh đó, Gateway cache được điều hành bởi quản trị viên. Thế nên, người dùng khó kiểm soát và điều khiển được Gateway cache.

Với những kiến thức về cache được tổng hợp bên trên, chắc bạn cũng đã nạp thêm cho mình những điều mới mẻ về cache rồi nhỉ? Nếu trong bài viết có bất kì sai sót nào, mong các bạn liên hệ với Thiết Kế Web Số 1 ngay để cập nhật nội dung thật chính xác nhé.

Các câu hỏi thường gặp

Tôi có nên xóa cache không?

Thông thường, việc xóa cache giúp người dùng đặt lại ứng dụng trở về trạng thái ban đầu hoặc khi ứng dụng bị lỗi, người dùng muốn cài đặt lại những mặc định cho chúng.

Chúng tôi khuyên bạn nên xóa cache để tăng không gian lưu trữ. Bên cạnh đó, việc xóa cache nên được thực thi nếu bạn gặp phải tình trạng:

  • Phải xóa các file chứa thông tin bảo mật.
  • Ứng dụng bị lỗi, hoạt động sai cách thức do tập tin cache bị hỏng.
  • Dung lượng điện thoại sắp hết nhưng bạn muốn giữ lại hình ảnh, video và các ứng dụng khác.

Lưu ý, tuy xóa cache sẽ không gây trở ngại gì nhưng bạn chỉ nên xóa khi thật sự cần thiết.

Làm sao để tăng cache memory?

Cache thường sẽ được nhúng vào một con chip tại System Board tạm dịch bo mạch hệ thống. Thế nên, để tăng cache memory, bạn có thể cài đặt một bo mạch hệ thống ở hệ tiếp theo, cũng như một CPU Next – Gen tương ứng. Lúc này, bạn có thể tận dụng những khe trống của một số bo mạch ở hệ thống cũ để tăng cache memory.

Tuy nhiên, trên thực tế, việc tăng dung lượng cache không đơn giản. Vì các khe trống ở hệ thống cũ hầu như rất ít thậm chí không có.

Làm sao để xóa cache trên trình duyệt Chrome?

Bạn nhấn tổ hợp phím Ctrl + H => Xóa lịch sử duyệt web. Một hộp thoại xuất hiện, bạn bấm chọn những thông tin cần xóa và nhấn xoá dữ liệu.

Làm sao để trình duyệt không lưu lại dữ liệu và lịch sử khi duyệt web?

Bạn có thể nhấn tổ hợp phím Ctrl + Shift + N để vào chế độ ẩn danh, hoặc chuột phải vào biểu tượng Chrome trên thanh Taskbar => Cửa sổ ẩn danh mới.

Làm sao để xoá cache trên điện thoại Android?

Tuỳ theo dòng sản phẩm của mỗi nhà sản xuất, giao diện cài đặt của điện thoại sẽ khác nhau. Tuy nhiên, thông thường ta có thể làm theo hướng dẫn sau để xoá cache:

Cài đặt => ứng dụng cần xoá cache => xoá cache (bộ nhớ đệm).

Mọi thắc mắc và góp ý liên quan, xin vui lòng liên hệ ngay Thiết Kế Web Số 1 để được tư vấn chi tiết hoặc Fanpage để cập nhật những thông tin mới nhất nhé!

Với bề dày kinh nghiệm hơn 5 năm cung cấp hosting, dịch vụ cho thuê máy chủ, các dịch vụ liên quan đến tên miền và bảo mật website, hãy để Thiết Kế Web Số 1 đồng hành cùng bạn trên con đường khẳng định thương hiệu trên bản đồ công nghệ toàn cầu!