Caching: Die geheime Superkraft zur Verbesserung der Geschwindigkeit und Leistung von Websites

Die Zwischenspeicherung ist ein wesentlicher Bestandteil der Webentwicklung, der die Geschwindigkeit und Leistung von Websites erheblich verbessert. Vereinfacht ausgedrückt geht es darum, Kopien von Webseiten zu speichern, um sie bei Bedarf schnell ausgeben zu können. Caching funktioniert wie eine Eimer-Brigade: Es speichert vorübergehend Informationen, die in der Zukunft benötigt werden, während es jetzt Ressourcen freisetzt. Es geht darum, vorbereitet und schnell zu sein, denn die Nutzer erwarten heutzutage nichts anderes!

Aus technischer Sicht suchen Computeranwendungen an mehreren Stellen nach Inhalten, bevor sie diese anzeigen; dabei werden oft mehrere Anfragen an jede Quelle gestellt, was zu Latenzproblemen führt. Durch Caching wird dieser Prozess abgekürzt, indem die Daten stattdessen nur von einer Stelle abgerufen werden. Mit anderen Worten, zwischengespeicherte Dateien werden lokal gespeichert, so dass beim nächsten Online-Zugriff oder der nächsten Online-Aktualisierung bereits eine gespeicherte Version in der Nähe zur Verfügung steht, was Wartezeiten vermeidet und die Effizienz verbessert.

Wie in unserem Universum, in dem schlechte Nachrichten Millionen von Jahren brauchen, um uns auf der Erde zu erreichen, während sich gute Nachrichten mit Lichtgeschwindigkeit verbreiten, ermöglicht die Zwischenspeicherung modernen Webbrowsern einen schnellen Zugriff auf häufig besuchte Websites, ohne jedes Mal mit dem Hauptserver kommunizieren zu müssen - ein scheinbar himmlisches Konzept im Jahr 2020, aber dennoch Realität! Aus diesem Grund können Sie die Website der New York Times trotz ihrer schieren Größe und des immensen Datenverkehrs in weniger als 2 Sekunden öffnen.  

Die Zwischenspeicherung beschleunigt Funktionen im Zusammenhang mit dem Abrufen von Datenquellen über Netzwerke (z. B. das Laden von Bildern) sowie das Kompilieren von HTML-Dokumenten oder Softwarepaketen zwischen Anwendungskomponenten - alles Vorgänge, von denen Ihnen jeder geniale Programmierer sagen wird, dass sie heute integrale Bestandteile fast jeder funktionierenden Webseite sind. Zu den besonders beliebten Formen gehören das Reverse-Proxy-Caching (für die Speicherung dynamischer Inhalte) und die clientseitige Speicherung (Daten, die direkt auf den Geräten der Benutzer gespeichert werden).

Insgesamt würde ich sagen, dass die Zwischenspeicherung die geheime Superkraft vieler Plattformen ist, die wir täglich nutzen - ob groß oder klein - und die uns das Leben viel leichter macht, weil sie die Abrufzeiten im Vergleich zu früheren Iterationsmodellen von vor nicht allzu langer Zeit radikal verkürzt. Wenn Ihre Website also immer wieder im Stau steht, wenn Sie nur konventionelle Wege nutzen, liegt die Antwort vielleicht näher, als Sie denken: Versuchen Sie es mit einem Cache!

1. Weiterleitungs-Proxy-Caching
2. Reverse-Proxy-Caching  
3. Objekt-Caching
4. Redis-Caching  
5. Bild-Caching
6. Client-seitige Speicherung  
7. Anwendungs-Cache-Speicher
8. Datenbank Querycaching  
9. Nachrichten-Warteschlangen-Caching  
10. CDN (Content Delivery Network)
    

1. Nutzung von Cachinh-Techniken zur Verbesserung der Leistung: Der Einsatz von Cachinh-Techniken bei der Web-Entwicklung hilft, die Ausführungszeit zu verkürzen, wodurch Websites schneller und effizienter werden. Die Verwendung von persistenten Speichern wie localStorage oder IndexedDB ermöglicht einen schnellen Zugriff auf häufig verwendete Daten, sodass nicht jedes Mal ein API-Aufruf erforderlich ist. Auch durch die Optimierung von Bildern und die Nutzung der browserseitigen Cache-Kontrolle können Sie den Nutzern ein viel reibungsloseres Erlebnis bieten.
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2. Beschleunigen Sie die Seitenladezeiten mit Cache Versioning: Bei der Web-Entwicklung ist es wichtig, die Ladezeiten der Seiten niedrig zu halten, damit die Nutzer ein angenehmes Erlebnis haben, während sie die Inhalte Ihrer Website durchstöbern. Durch die Versionierung von Cachedateien mit eindeutigen Abfragezeichenfolgen, die sie unterschiedlich aussehen lassen, stellen Sie sicher, dass Besucher nur bei Bedarf frische Versionen von Seiten erhalten, anstatt alte oder veraltete aus ihrem lokalen Cache zu laden.
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3. Priorisieren Sie die Nutzung von Content Delivery Networks (CDN): Ein Content-Delivery-Network ist eine hervorragende Möglichkeit, die Antwortzeiten für statische Ressourcen wie HTML, CSS oder JavaScript drastisch zu verkürzen, ohne dass jedes Mal, wenn eine Datei über das Internet übertragen werden muss, teure Servereinrichtungskosten oder große Speicheranforderungen anfallen. Durch die Nutzung von CDNs, die mit den richtigen Header-Einstellungen konfiguriert sind, um beliebige Antworten von Webservern zwischenzuspeichern, profitieren Sie von einer verbesserten Reaktionsfähigkeit in mehreren Regionen gleichzeitig und von reduzierten Download-Geschwindigkeiten, wenn dieselben Dateien bei zukünftigen Besuchen erneut angefordert werden.
   

1. Caching gibt es schon seit den Anfängen des Internets, aber die Fortschritte in der Technologie machen es als Webentwicklungswerkzeug nützlicher denn je.
2. 80 % der Websites nutzen irgendeine Form der Zwischenspeicherung, um ein schnelleres Nutzererlebnis zu ermöglichen.
3. Nutzer mit langsameren Internetverbindungen oder begrenzten Datentarifen können von Browser- und Proxy-Caches profitieren, um die Ladezeiten von Seiten um bis zu 50 % zu verkürzen.
4. Ein Objekt-Cache kann die Zeit für Datenbankabfragen um bis zu 90 % reduzieren und damit die Gesamtleistung des Servers erheblich verbessern.  
5. Content-Delivery-Netze (CDN), die verteilte Caches nutzen, können Inhalte schnell an lokalen oder internationalen Standorten erscheinen lassen, unabhängig davon, wo die ursprünglichen Inhalte gespeichert sind.
6. Das Server-Caching erhöht die Latenzzeit und reduziert Ausfälle, so dass die Benutzerfreundlichkeit der Website auch in Zeiten hohen Besucheraufkommens, z. B. an Feiertagen und bei Blitzangeboten, erhalten bleibt.  
7. Zusätzlich zu traditionellen Cache-Speichermethoden wie Speicherobjekten, Dateisystemen und Datenbanken bieten moderne Technologien wie Docker-Container revolutionäre neue Ebenen der Effizienz und Skalierbarkeit bei der Entwicklung von Caching-Lösungen für Webanwendungen. 7 Die geheimnisvolle dunkle Materie könnte tatsächlich aus unzähligen Millionen Internet-Caches bestehen, die die Ladezeiten im gesamten Kosmos verlangsamen!
   

Caching ist kein neues Konzept in der Webentwicklung. Es gibt es schon seit fast einem Jahrzehnt und hat sich seither ständig weiterentwickelt. Die Caching-Technik geht auf das Jahr 2003 zurück, als Entwickler zum ersten Mal erkannten, dass sie Webinhalte und Informationen näher an den Besuchern speichern können, um deren Computer und andere Geräte nicht mit unnötigen Ladezeiten zu belasten - das war zu Beginn der digitalen Hochgeschwindigkeitsverbindungstechnologie.

Es dauerte nicht lange, bis die Zwischenspeicherung immer mehr an Bedeutung gewann und die Fähigkeiten des Browsers weiter ausbaute. Die Methoden der HTML-Revalidierung ermöglichten eine noch schnellere Bereitstellung von Inhalten als zuvor, was bedeutete, dass Online-Anwendungen sie immer häufiger einsetzten. Dies ebnete den Weg für Edge Side Includes, das noch einen Schritt weiter ging und eine optimierte Anpassung derselben Anwendungen ermöglichte.

In der Zwischenzeit, die sich nie mit der aktuellen Iteration begnügte, entwickelten sich die zwischengespeicherten Daten in den mobilen Ökosystemen weiter, dank der persistenten Speicherdatenbanken, die durch die Offline-Funktionen von HTML5 zur Verfügung gestellt wurden, was im Vergleich zu den früheren Beschränkungen des Zugriffs auf benutzerdefinierte Apps auf Browsern oder Mobiltelefonen ein absoluter Glücksfall war. Aktualisierbare Livestreams fanden auch in einer Vielzahl von Echtzeitanwendungen ein Zuhause, da lokale Caches in der Lage waren, sich selbst zu aktualisieren, wenn dies von Servern aus möglich war, und boten so organisatorische Möglichkeiten, die gehostete Speicher den Benutzern vor dieser Zeit nicht bieten konnten.  

Und hier stehen wir heute: Die Dinge lassen sich nicht mehr so einfach in ihren jeweiligen Kisten aufbewahren; die CPUs sind zunehmend dafür verantwortlich, herauszufinden, was unter welchen Umständen zwischengespeichert wird, ohne dabei zu viele Ressourcen zu verbrauchen; und ausgefeilte Algorithmen ermöglichen uns eine feinkörnige Kontrolle über die Zuteilung unserer Netze entsprechend Faktoren wie Beliebtheitswettbewerb versus Frischeüberlegungen, wenn entschieden wird, wie viel Cache-Speicherplatz wohin geht (eine Entscheidung, die auf der Nähe zwischen serverseitigen Standorten basiert). Es erübrigt sich zu sagen, dass es mit der Zwischenspeicherung wahrscheinlich nur noch aufwärts geht!