15-Labaratoriya ishi. Mavzu: Optimal keshlash: murakkab almashtirish masalasi

15-Labaratoriya ishi.

Mavzu: Optimal keshlash: murakkab almashtirish masalasi

Keshlash nima?

Hisoblash ma'lumotlarini qayta ishlash sohasida, kesh yuqori tezlikda saqlanadigan qatlam bo'lib, unda kerakli ma'lumotlar to'plami odatda vaqtincha bo'ladi. Ushbu darajadagi ma'lumotlarga kirish ularni saqlash joyiga qaraganda ancha tezroq. Keshlashdan foydalanib, ilgari olingan yoki hisoblangan ma'lumotlardan samarali foydalanish mumkin.

Keshlash qanday ishlaydi?

Keshdagi ma'lumotlar odatda tezkor kirish (RAM (tasodifiy kirish xotirasi)) kabi qurilmada saqlanadi va dasturiy ta'minot komponentlari bilan birgalikda ishlatilishi mumkin. Keshning asosiy vazifasi ma'lumotlarni olish jarayonini tezlashtirishdir. Bu past tezlikda ishlaydigan bazani saqlash darajasiga ehtiyojni yo'q qiladi.

Kesh xotirasining oz miqdori yuqori kirish tezligi bilan qoplanadi. Odatda keshda faqat kerakli ma'lumotlar to'plami saqlanadi va vaqtincha, ma'lumotlar bazasidan farqli o'laroq, ma'lumotlar odatda to'liq va doimiy ravishda saqlanadi.

ElastiCache chuqur sho'ng'in: eng yaxshi amaliyotlar va foydalanish usullari

Keshlash haqida umumiy ma'lumot

Operativ xotira va xotiraga asoslangan xizmatlar. Operativ xotira va xotira xizmatlari so'rovlarni qayta ishlashning yuqori tezligini yoki IOPS (soniyada kiritish / kiritish operatsiyalari sonini) ta'minlaganligi sababli, keshlash ma'lumot olish tezligini oshiradi va katta hajmda ishlayotganda xarajatlarni kamaytiradi. An'anaviy qattiq disk ma'lumotlar bazalari va jihozlaridan foydalangan holda shunga o'xshash ish hajmini ta'minlash uchun qo'shimcha manbalar talab qilinadi. Ushbu manbalardan foydalanish yuqori xarajatlarga olib keladi, ammo shunga qaramay, xotirada kesh ta'minlanganligi sababli bunday past kechikishga erishib bo'lmaydi.

Foydalanish sohalari. Kesh turli xil texnologik darajalarda, shu jumladan operatsion tizimlarda, tarmoq sathlarida, shu jumladan tarkibni etkazib berish tarmoqlarida (CDN) va DNS, Internet dasturlari va ma'lumotlar bazalarida qo'llaniladi. Keshlashdan foydalanib, siz Q&A portallari, o'yinlar, multimediya almashish xizmatlari va ijtimoiy tarmoqlar kabi ko'plab o'qish operatsiyalari bilan ko'plab dasturlarning ish yuklamasi uchun kutish vaqtini sezilarli darajada qisqartirishingiz va soniyalarda soniya davomida kirish / chiqish operatsiyalarini ko'paytirishingiz mumkin. Keshdagi ma'lumotlar bazasi so'rovlari natijalari, murakkab hisoblar, API so'rovlari va javoblar, shuningdek HTML, JavaScript va rasm fayllari kabi Internet-rasmlarni o'z ichiga olishi mumkin. Ma'lumot to'plamlarini qayta ishlash uchun katta hisoblash quvvatini talab qiladigan ish yuklamalari, masalan, tavsiya qilish xizmatlari va yuqori samarali hisoblash modellashtirish, shuningdek, xotiradagi ma'lumotlar darajasidan kesh sifatida samarali foydalanishi mumkin. Ushbu turdagi dasturlarda real vaqt rejimida yuzlab tugunlarni qamrab oladigan mashina klasterlarida ulkan ma'lumotlar to'plamlariga kirish mumkin. Diskni saqlashda ma'lumotlarni qayta ishlaydigan asosiy uskunalarning tezligi bunday dasturlar uchun jiddiy to'siqdir.

Dizayn naqshlari. Taqsimlangan hisoblash muhitida ajratilgan kesh qatlami tizimlar va ilovalarni keshdan mustaqil ravishda ishlashga imkon beradi. Biroq, ularning hayot tsikllari keshga ta'sir qilmaydi. Bunday holda, kesh o'zining hayot aylanishi va me'moriy topologiyasi bilan markaziy darajadagi rol o'ynaydi va turli xil tizimlar unga kirishlari mumkin. Bu, ayniqsa, dastur tugunlarini ikkala yo'nalishda ham dinamik ravishda kattalashtirish mumkin bo'lgan tizimlar uchun to'g'ri keladi. Agar kesh uni ishlatadigan dasturlar yoki tizimlar bilan bitta tugunda joylashgan bo'lsa, masshtablash kesh yaxlitligiga salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin. Bundan tashqari, faqat mahalliy ma'lumotlardan foydalanadigan mahalliy dastur mahalliy keshdan foyda olishi mumkin. Tarqalgan keshlash muhitida barcha iste'molchilarga qulay bo'lishi uchun ma'lumotlar bir nechta kesh-serverlar orqali tarqatilishi va markazlashtirilgan omborda saqlanishi mumkin.

Keshlash bo'yicha tavsiyalar. Kesh darajasini amalga oshirishda keshlangan ma'lumotlarning ishonchliligini hisobga olish kerak. Samarali kesh yuqori urish tezligini, ya'ni keshda talab qilingan ma'lumotlarning mavjudligini ta'minlaydi. Keshda sog'inish keshda so'ralgan ma'lumotlar bo'lmaganda yuzaga keladi. Keshdan ahamiyatsiz ma'lumotlarni olib tashlash uchun TTL (umr bo'yi) kabi mexanizmlardan foydalaniladi. Shuningdek, keshlash muhitingiz yuqori imkoniyatlardan foydalanishni talab etadimi yoki yo'qligini tushunishingiz kerak. Agar kerak bo'lsa, siz Redis kabi xotira xizmatlaridan foydalanishingiz mumkin. Ba'zi hollarda, asosiy xotiradan keshlashdan farqli o'laroq, xotiradagi daraja ma'lumotlarni saqlashning alohida darajasi sifatida ishlatilishi mumkin. Ushbu parametrning mos yoki yo'qligini aniqlash uchun, xizmatdagi ma'lumotlar uchun mos keladigan RTO qiymatlarini (tiklashning zarur vaqti, ya'ni tizim ishdan chiqqandan keyin qancha vaqt tiklanishi kerak) va RPO (kerakli tiklash nuqtasi, ya'ni oxirgi tiklangan punkt yoki tranzaktsiya) ni aniqlash kerak. . Ko'pgina RTO va RPO talablarini qondirish uchun turli xil xizmatlarning xususiyatlari va dizayn strategiyalaridan foydalanish mumkin.

Ma'lumotlar bazasini keshlash

Ma'lumotlar bazasining tezligi va o'tkazuvchanligi dasturning umumiy ishlashiga ta'sir qiluvchi asosiy omil bo'lishi mumkin. Ko'plab zamonaviy ma'lumotlar bazalari yaxshi ishlash ko'rsatkichlariga ega bo'lishiga qaramay, ko'pincha ilovalar bundan ham ko'proq narsani talab qiladi. Ma'lumotlar bazasini keshlash serverning ma'lumotlar bazasini ishlashi bilan bog'liq bo'lgan o'tkazuvchanlikni sezilarli darajada oshirishi va ma'lumot olishning kechikishini kamaytirishi mumkin, bu esa o'z navbatida ilovalarning umumiy ishiga ijobiy ta'sir qiladi. Ma'lumotlar bazasi uchun kesh ma'lumotlarga kirishning qo'shimcha darajasiga aylanadi va unga kirish huquqini beradigan dasturlarning ishlashi bevosita oshadi. Ma'lumotlar bazasi kesh darajasi har qanday ma'lumotlar bazasi, jumladan relatsion va NoSQL bilan birgalikda ishlatilishi mumkin. Keshga ma'lumotlarni yuklash uchun kechiktirilgan yuklash usullari, yozishni oxiriga etkazish va boshqa standart usullar qo'llaniladi. Qo'shimcha ma'lumot olish uchun bu yerga qarang.

Kontentni etkazib berish tarmog'i (CDN)

Tarmoq trafigi butun dunyo bo'ylab tarqalganda, butun sayyorada takrorlanadigan infratuzilma juda qiyin va noqulay hisoblanadi. Tarkibni etkazib berish tarmog'i (CDN) foydalanuvchilarga video, veb-sahifalar, rasmlar va boshqalar kabi keshlangan tarkibni butun dunyo bo'ylab periferik joylar tarmog'i orqali etkazib berishga imkon beradi. Javob vaqtini qisqartirish uchun CDN foydalanuvchiga yoki so'rovning kelib chiqish nuqtasiga eng yaqin bo'lgan periferik joylashuvdan foydalanadi. Shunday qilib, tarmoq manbalari keshdan uzatilganda, o'tkazish hajmi sezilarli darajada oshadi. Dinamik ma'lumotlardan foydalanganda ko'plab CDN-lar manba serverlaridan ma'lumot olish uchun sozlanishi mumkin.

Amazon CloudFront veb-saytlar, API, video tarkib yoki boshqa tarmoq tarkibini uzatishni tezlashtiradigan global kontentni etkazib berish tarmog'i (CDN). U boshqa Amazon Web Services mahsulotlari bilan birlashtirilgan va ishlab chiquvchilar va kompaniyalarga so'nggi foydalanuvchilarga sodda va minimal foydalanish hajmiga zudlik bilan tarkibni tezkor etkazib berishni ta'minlaydi. CDN haqida ko'proq ma'lumotni bu erda ko'ring.

Domen nomlari tizimini (DNS) keshlash

Har bir Internet-domen so'rovi DNS kesh-serverlariga domen nomiga mos keladigan IP-manzilni aniqlash uchun qo'ng'iroqdir. DNS-keshlash turli darajalarda, shu jumladan operatsion tizimda, Internet-provayderlarda va DNS-serverlarda sodir bo'lishi mumkin.

Amazon Route 53 bu juda keng tarqalgan va kengaytiriladigan bulutga asoslangan domen nomlari tizimi (DNS) veb-xizmati.

Mashg'ulotlarni boshqarish

HTTP sessiyalari sayt foydalanuvchilari va Internet dasturlari o'rtasida ma'lumotlar almashinuvini o'z ichiga oladi. Bu hisob ma'lumotlari, xarid ro'yxatlari, tovarlarni ko'rib chiqish tarixi va boshqalar bo'lishi mumkin. Veb-saytda foydalanuvchiga qulay bo'lishi uchun HTTP sessiyalarini samarali boshqarish, shu jumladan foydalanuvchi sozlamalarini eslab qolish va ma'lum bir foydalanuvchiga yo'naltirilgan kengaytirilgan kontekstni taklif qilish muhimdir. Zamonaviy amaliy arxitekturada seansni boshqarish uchun markazlashtirilgan ma'lumotlar omboridan foydalanish ko'plab sabablarga ko'ra eng maqbul echim bo'ladi, shu jumladan barcha veb-serverlarda foydalanuvchilarning o'zaro ta'sirini bir xil qilish, elastik veb-serverlar guruhini ishlatishda sessiya barqarorligini oshirish va seans ma'lumotlarini kesh orqali ko'paytirishda yuqori imkoniyatlar. -uzatuvchilar.

Qo'shimcha ma'lumot olish uchun bu yerga qarang.

API

Ko'pgina zamonaviy Internet-ilovalar API yordamida yaratiladi. Odatda, bu HTTP-ga kirish huquqiga ega bo'lgan va foydalanuvchi dastur bilan o'zaro aloqada bo'lgan RESTful veb-xizmatdir. API-ni ishlab chiqishda, shu qatorda, API-ga kutilayotgan yuk, uni ishlatish uchun avtorizatsiya, versiya o'zgarishlarining API foydalanuvchilariga ta'siri va eng avvalo tanlangan API-dan foydalanish qulayligi kabi omillarni hisobga olish kerak. Ammo API har doim ham biznes mantig'ini amalga oshirmaydi va / yoki har bir so'rovga javoban server ma'lumotlar bazasiga kira olmaydi. Ba'zan eng iqtisodiy va maqbul echim API-ning keshlangan natijasini uzatishdir. Bu, agar siz API javobini keshlashni asosiy ma'lumotlarning o'zgarishi bilan sinxronlashtira olsangiz ayniqsa to'g'ri bo'ladi. Masalan, foydalanuvchilarga tovarlar ro'yxatiga kirish uchun API beriladi, tovarlarning toifalari kuniga bir marta o'zgaradi. APIga kirish huquqiga ega bo'lgan mahsulotlar toifalari ro'yxatiga bo'lgan so'rovga har kuni javob bir xil bo'lganligi sababli, bitta API javobini bir kun davomida keshlash kifoya qiladi. API javobini keshlash infratuzilma, shu jumladan dastur serverlari va ma'lumotlar bazalarini yuklaydi. Bunga qo'shimcha ravishda, javob tezligi oshadi va API samaraliroq bo'ladi.

Amazon API Gateway - bu har qanday miqyosda API yaratish, nashr etish, saqlash, kuzatish va xavfsizligini ta'minlash uchun ishlab chiqilgan dasturiy ta'minot.

Gibrid keshlash

Gibrid bulutli muhit bulutda ishlaydigan, ammo mahalliy ma'lumotlar bazasiga tez-tez kirishni talab qiladigan dasturlardan foydalanishi mumkin. Ulanish uchun siz foydalanishingiz mumkin bo'lgan ko'plab tarmoq topologiyalari mavjud

Foydalangan adabiyotlar:

1. 
   M.Aripov, A.Haydarov,Informatika asoslari Toshkent 2002-yil.
   
2. 
   A.A.Abduqodirov , A.G’Hayitov.Axborot texnalogiyalari, Toshkent <> 2003-yil.
   
3. 
   Ziyonet.uz , yandex.uz ,google.