O que é armazenamento em cache?

Caches armazenam cópias dos arquivos a fim de enviá-los mais rapidamente aos locais onde são necessários.

Objetivos de aprendizado

Após ler este artigo, você será capaz de:

  • Explique como funciona o armazenamento em cache
  • Entenda como e quando o conteúdo é armazenado em cache
  • Entenda os diferentes tipos de armazenamento em cache
  • Saiba como as CDNs armazenam conteúdo em cache

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O que é armazenamento em cache?

Armazenamento em cache é o processo de armazenamento de cópias de arquivos em um cache, ou local de armazenamento temporário, para que eles possam ser acessados mais rapidamente. Tecnicamente, um cache é qualquer local de armazenamento temporário para cópias de arquivos ou dados, mas o termo é usado frequentemente em referência às tecnologias da internet. Os navegadores web armazenam arquivos HTML, JavaScript e imagens em cache para carregar os sites mais rapidamente, enquanto os servidores de DNS armazenam os registros DNS em cache a fim de realizar buscas mais rapidamente e os servidores de CDN armazenam conteúdo em cache para reduzir a latência .

Para entender como funcionam os caches, considere os caches de alimentos e outros suprimentos do mundo real. Quando o explorador Roald Amundsen retornou de sua viagem ao Pólo Sul em 1912, ele e seus homens sobreviveram devido aos depósitos (ou caches) de alimentos que haviam armazenado ao longo do caminho. Isso foi muito mais eficiente do que esperar que os suprimentos fossem entregues a partir do acampamento base enquanto viajavam. Os caches na internet têm um propósito semelhante: eles armazenam temporariamente os "suprimentos", ou conteúdos, necessários para os usuários fazerem sua viagem pela web.

O que faz um cache de navegador?

Toda vez que um usuário carrega uma página web, seu navegador precisa baixar uma grande quantidade de dados a fim de exibir essa página web. Para diminuir os tempos de carregamento da página, os navegadores armazenam a maior parte do conteúdo que aparece na página em cache, salvando uma cópia do conteúdo da página no disco rígido do dispositivo. Dessa forma, na próxima vez que o usuário carregar a página, a maior parte do conteúdo já estará armazenada localmente e a página será carregada muito mais rapidamente.

Os navegadores armazenam estes arquivos até que seu tempo até entrar no ar (TTL) expire ou até que o cache do disco rígido esteja cheio. (O TTL é uma indicação de quanto tempo o conteúdo deve ficar armazenado em cache). Os usuários também podem limpar o cache de seu navegador, se desejarem.

O que faz a limpeza do cache de um navegador?

Depois que o cache do navegador é limpo, cada página web que for carregada, será carregada como se fosse a primeira vez que o usuário visitou a página. Se foi feito um carregamento incorreto na primeira vez e esse carregamento foi armazenado em cache, limpar o cache pode permitir que esse conteúdo seja carregado corretamente. No entanto, limpar o cache do navegador também pode tornar o tempo de carregamento da página lento temporariamente.

O que é armazenamento da CDN em cache?

Uma rede CDN, ou rede de distribuição de conteúdo, armazena o conteúdo (como imagens, vídeos ou páginas web) em servidores proxy que estão localizados mais próximos aos usuários finais do que os servidores de origem (Um servidor proxy é um servidor que recebe solicitações de clientes e as envia para outros servidores). Como os servidores estão mais próximos do usuário que faz a solicitação, uma CDN consegue distribuir conteúdo mais rapidamente.

Pense em uma CDN como se fosse uma cadeia de supermercados: em vez de ir até as fazendas onde os alimentos são cultivados, que podem estar a centenas de quilômetros de distância, os compradores vão até o supermercado local, que ainda requer alguma viagem, mas está muito mais próximo. Como os supermercados armazenam alimentos vindos das fazendas distantes, as compras feitas neles levam minutos em vez de dias. Da mesma forma, a CDN "armazena" o conteúdo que aparece na internet para que as páginas web sejam carregadas muito mais rapidamente.

Quando um usuário solicita conteúdo de um site usando uma CDN, a CDN busca esse conteúdo em um servidor de origem e em seguida, guarda uma cópia do conteúdo para solicitações futuras. O conteúdo em cache permanece no cache da CDN enquanto os usuários continuarem a solicitá-lo.

O que é um cache da CDN? O que é uma falha de cache?

Uma taxa de acerto de cache é quando um dispositivo cliente faz uma solicitação de conteúdo ao cache e o cache tem esse conteúdo salvo. Uma falha de cache ocorre quando o cache não tem o conteúdo solicitado.

Acerto de cache significa que o conteúdo conseguirá ser carregado muito mais rapidamente, já que a CDN pode distribui-lo imediatamente ao usuário final. No caso de uma falha de cache, um servidor de CDN enviará a solicitação para o servidor de origem, e então armazenará o conteúdo em cache assim que o servidor de origem responder, de modo que as solicitações subsequentes resultem em um acerto de cache.

Onde estão localizados os servidores de armazenamento da CDN em cache?

Os servidores de armazenamento da CDN em cache estão localizados em data centers em todo o mundo. A Cloudflare tem servidores de CDN em 270 cidades espalhadas pelo mundo a fim de estar o mais próximo possível dos usuários finais que estão acessando o conteúdo. O local onde os servidores de CDN estão presentes também é chamado de data center.

Por quanto tempo os dados armazenados em cache permanecem em um servidor de CDN?

Quando os sites respondem aos servidores de CDN com o conteúdo solicitado, eles também anexam o TTL do conteúdo, permitindo que os servidores saibam por quanto tempo devem armazenar esse conteúdo. O TTL é armazenado em uma parte da resposta chamada cabeçalho do HTTP e especifica por quantos segundos, minutos, ou horas o conteúdo será armazenado em cache. Quando o TTL expira, o cache remove o conteúdo. Algumas CDNs também irão limpar os arquivos do cache mais cedo se o conteúdo não for solicitado por algum tempo ou se um cliente da CDN limpa manualmente determinado conteúdo.

Como funcionam outros tipos de armazenamento em cache?

O armazenamento de DNS em cache é realizado nos servidores de DNS. Os servidores armazenam pesquisas de DNS recentes em seu cache para que não tenham que consultar nameservers e possam responder instantaneamente com o endereço de IP de um domínio.

Os mecanismos de pesquisa podem armazenar em cache as páginas web que frequentemente aparecem nos resultados de pesquisa a fim de responder às consultas dos usuários, mesmo que o site que eles estão tentando acessar esteja temporariamente inoperante ou incapaz de responder.

Como a Cloudflare utiliza o armazenamento em cache?

A Cloudflare oferece uma CDN com 270 PoPs distribuídos internacionalmente. A Cloudflare oferece serviços gratuitos de armazenamento da CDN em cache, enquanto os clientes CDN pagos conseguem personalizar a forma como seu conteúdo é armazenado em cache. A rede é Anycast, o que significa que o mesmo conteúdo pode ser distribuído a partir de qualquer um desses data center. Um usuário em Londres e um usuário em Sydney podem ambos visualizar o mesmo conteúdo carregado a partir de servidores de CDN a apenas alguns quilômetros de distância.