Кэш (Cache): что такое, зачем нужен, какие проблемы

Категория: Что такое?

– Автор: Игорь (Администратор)

Когда речь идет об информационных технологиях, то часто можно слышать такое слово как "Кэш". Однако далеко не все люди знают зачем он нужен, для каких целей применяется и прочее. Поэтому в рамках данного обзора я рассмотрю вопрос что такое кэш, а так же расскажу о некоторых нюансах и проблемах, связанных с использованием кэша.

Но прежде, чем продолжать, пара слов. Существует много различных технологий и практических реализаций кэша, поэтому в рамках данного обзора я не буду заострять на них внимание и углубляться в детали, так как найти полную информацию о каждом типе кэширования очень легко. Другими словами, обзор предназначен для тех людей, которым просто интересно узнать что это за штука, как она устроена, какие с ней бывают проблемы и прочее.

Кэш (Cache) это

Кэш, кеш (Cache) - это временное хранилище данных (файлов, информации и прочего), которое позволяет существенно экономить время и ресурсы. Стоит сразу отметить, что я специально не указал за счет чего происходит экономия, так как в зависимости от технологий это может происходить благодаря разным факторам.

Самый простой способ понять что такое кэш - это представить себе два варианта просмотра видео. В первом случае, вы когда-то давно скачали видео-ролик и смотрите его с жесткого диска. Во втором случае, смотрите ролик через браузер в интернете. Сам видео-ролик в обоих случаях один и тот же.

Однако первый метод позволяет вам приступить к просмотру сразу. Второй же подход требует от вас подождать того момента, когда загрузится хотя бы часть видео. Как видите, первый метод позволяет вам насладится художеством гораздо быстрее. Если говорить о кэше, то в данном случае это каталог, где хранятся ваши видео-ролики, а экономия достигается за счет того, что файл с роликом у вас уже загружен и что скорость чтения с жесткого диска существенно быстрее, чем скорость скачивания файлов из интернета.

Приведу другой пример. Практически каждый день вы открываете сайты в браузере и, вероятно, замечали, что если сайт открывается первый раз, то это происходит долго. Все последующие открытия страниц происходят гораздо быстрее.

Почему так получается? Сегодня, чтобы сайт мог красиво отобразиться в браузере, последнему необходимо скачать кучу файлов, которые в сумме легко могут занимать более 1-5 Мб. Если при каждом посещении веб-страницы будет необходимо снова и снова скачивать эти файлы, то сайт будет очень медленно открываться.

Соответственно, чтобы этого не происходило и веб-страницы при повторном посещении открывались быстро, браузер сохраняет эти файлы у себя во временном каталоге, помечая их метками о сайтах, откуда они были скачаны. Этот каталог и представляет собой кэш. Разница в скорости происходит из-за того же, что и в случае с примером про видео.

Если говорить об аппаратуре и устройствах компьютера, такой как процессор и жесткий диск, то там ситуация с кэшем немного иная. Рассмотрим как пример процессор. Его кэш представляет собой просто очень быструю память (примерно в 10 раз быстрее оперативной памяти), которую сложно сделать большой по размеру вмещаемых данных. Так, например, вы никогда не встретите процессоры с кэш-памятью размером в 1 Гб.

Сам этот кэш хранит в себе машинные коды, которые необходимо выполнять процессору, и часто используемые данные. Экономия достигается за счет того, что в то время, когда процессор выполняет команды, параллельно из оперативной памяти записываются следующие машинные коды в кэш. Если чуть проще, то суть в одновременном наполнении кэша следующими кодами и выполнении процессором уже загруженных кодов. Кроме того, как уже говорил, в кэше так же хранятся данные, к которым процессору необходимо часто обращаться.

Примечание: Вообще кэширование у процессора устроено более сложно, чем я описал, но в общем и целом по смыслу происходит примерно так.

Как видите, кэш может быть реализован разными методами, а прирост производительности и экономия достигаться за счет разных факторов.

Так же вам может быть интересен обзор Место на жестком диске или почему его меньше, чем вы думаете

Какие бывают проблемы с кэшем?

Проблемы с кэшем в основном связаны с тем фактом, что при повторном использовании ранее сохраненных данных эта информация может быть уже неактуальной. Возникать это может как из-за ошибок системы кэширования, включая подход к реализации и использованию, так и из-за повреждения данных другими системами (программами).

Примечание: Конечно, бывают случаи с проблемами из-за сбоев самих устройств и тому подобное, но это более редкие случаи.

Рассмотрим несколько обыденных проблем с кэшем, с которыми сталкивается практически каждый человек:

1. В эпоху интернета сложно не отметить проблемы с кэшем браузера. Суть в данном случае проста. Как уже говорил, браузер сохраняет файлы, необходимые для красивого и корректного отображения сайтов. Если в сайте эти файлы редактировались, а браузер не скачал их отредактированную версию, то, вероятнее всего, будут возникать ошибки - кнопки не запускаться, стили съезжать, "кракозябры" появляться и прочее. Именно поэтому, часто можно услышать совет при проблемах с сайтами - почистить кэш браузера. Если вы ранее считали, что эта шутка и кто-то вас подкалывает, то это не так.

Кстати, обзор в тему Несколько забавных и действительно помогающих советов для решения большинства проблем c компьютером.

2. У программ бывают проблемы с кэшем. Как уже говорилось, временное хранилище может быть организовано разными методами и предназначено для разных целей. Так, например, некая программа может хранить в кэше промежуточные результаты, которые требуют существенного времени для их вычисления. Если эти вычисления зависят от чего-либо, то периодически могут возникать проблемы из-за того, что данные в кэше не были пересчитаны. И тут также часто советуют либо запустить функцию очистки кэша, либо удалить определенные файлы.

3. Проблемы с кэшем из-за сбоев Windows (и других операционных систем). Операционная система Windows содержит ошибки. И в самом этом факте нет ничего удивительного. Практически любая обычная программа содержит в себе ошибки. А Windows это куда более сложная система. Например, возьмем тот же браузер. Как уже говорилось, браузер делает пометки для файлов, находящихся в кэше, чтобы всегда можно было отслеживать насколько актуальными являются версии файлов. Теперь, представьте, что файлы в веб-сайте не менялись, но из-за ошибки Windows файлы в кэше были испорчены. Как вы, вероятно, уже догадались, в таком случае сайты будут открываться с ошибками, так как по сведениям браузера файлы актуальны и их не нужно скачивать, а по факту всё наоборот.

Существуют и другие примеры, но даже этих вполне достаточно, чтобы понять из-за чего возникает так много проблем с кэшем. Теперь, вы знаете что такое кэш в общем смысле и поэтому вам будет проще понимать всё связанное с этим.

Так же вам могут быть интересны обзоры Как создавать крутые программы и сайты? и ещё Универсальное или уникальное решение: что лучше?

Понравилась заметка? Тогда время подписываться в социальных сетях и делать репосты!