Кэширование

SEAT Ibiza

Довольно простым способом повышения производительности является сохране­ние ранее загружавшихся страниц на случай их повторного запроса. Этот метод особенно эффективен при работе с часто посещаемыми страницами (такими как www.yahoo.com или www.cnn.com). Сохранение веб-страниц «про запас» для по­следующего использования называется кэшированием. Обновление кэша являет­ся обычной процедурой для некоторого процесса, называемого сервером-посред­ником, или прокси. Чтобы иметь возможность использовать метод кэширования, браузер должен быть настроен на обращение к посреднику, а не к реальному сер­веру, на котором хранится страница. Если у сервера-посредника есть нужная стра­ница, она сразу же возвращается пользователю. В противном случае ее придется получить с сервера, добавить в кэш для будущего использования и только после этого предоставить пользователю.

С кэшированием связаны два важных вопроса.

1. Кто должен .заниматься кэшированием?

2.    Сколько времени страницы должны храниться в кэше?

А

На первый вопрос есть несколько ответов. На отдельных персональных ком­пьютерах часто имеется прокси, поэтому поиск ранее запрошенных страниц про­исходит быстро. В корпоративной ЛВС прокси-сервер обычно устанавливается на машине с разделяемыми ресурсами, и если один из клиентов данной ЛВС за­просил страницу с сервера, то другой может получить ее уже из кэша сервера-по- средника (прокси). Прокси-серверы часто устанавливают у себя провайдеры с целью повышения скорости доступа для всех своих клиентов. Нередко все эти кэши работают одновременно, поэтому запрос вначале отправляется на локаль­ный прокси-сервер. Если там страница не обнаружена, запрос передается на прок­си-сервер ЛВС. Не найдя у себя запрашиваемую страницу, последний обраща­ется к прокси-серверу провайдера. На этом этапе страница уже должна быть по­лучена в любом случае: либо она берется из кэша, либо приходит с веб-сервера. Схема с несколькими кэшами, работающими последовательно, называется ие­рархическим кэшированием. Возможная реализация этого метода показана на рис. 7.18.

Прокси                                     Интернет Прокси Кэширование" title="Кэширование" border=0 width=361 height=70 src="http://s006.radikal.ru/i213/1007/ef/471b79f5605b.jpg"> Клиентская Клиентская машина                                       ЛВС         провайдера Рис. 7.18. Иерархическое кэширование с тремя серверами-посредниками

Вопрос о сроке хранения кэшированных страниц решается несколько хитрее. Некоторые страницы не кэшируются вообще. Это касается, например, страниц, содержащих списки 50 самых котируемых акций, цены на которые меняются ка­ждую секунду. В случае кэширования пользователь получал бы устаревшие дан­ные. С другой стороны, если на бирже в какой-то день торги не проводятся, эта страница может оставаться актуальной в течение нескольких часов или даже дней, до начала следующих торгов. Таким образом, необходимость в кэширова­нии каждой отдельно взятой страницы может сильно варьироваться с течением времени.

Ответ на вопрос, в какой момент удалять страницы из кэша, зависит от того, насколько свежими хочет видеть их пользователь (поскольку они сохраняются на диске, проблемы нехватки места обычно не возникают). Если сервер-посред­ник выбрасывает страницы из кэша слишком быстро, он вряд ли вернет устарев­шую страницу, однако и эффективность такого кэша будет низкой. Если же хра­нить данные слишком долго, эффективность будет достигаться в основном за счет предоставления уже никому не нужной, устаревшей информации.

Решается этот философский вопрос с использованием двух подходов. Пер­вый подразумевает эвристический анализ для принятия решения о сроке хране­ния страницы. Обычно он основывается на значении заголовка Last-Modified (см. табл. 7.13). Если страница подвергалась изменениям час назад, она будет храниться в кэше также в течение часа. Если же последние изменения были вне­сены в страницу год назад, очевидно, она содержит довольно стабильную инфор­мацию (например, список греческих и римских богов), и ее можно хранить в кэше в течение года, резонно предполагая, что за это время ничего на ней не изменит­ся. Несмотря на то, что такой эвристический анализ работает весьма успешно, все же время от времени из кэша извлекаются устаревшие страницы.

Другой подход является более дорогим, но и более надежным в смысле ис­ключения возможности хранения в кэше устаревших страниц. Используются осо­бенности RFC 2616, имеющие отношение к управлению кэшем. Одной из самых полезных особенностей является наличие заголовка If-Modified-Since, который сервер-посредник может посылать веб-серверу. В нем указывается страница, со­стояние которой хочет выяснить прокси, а также время внесения последних из­менений (значение заголовка Last-Modified на странице). Если страница не под­вергалась изменениям, сервер отошлет обратно короткое сообщение Not Modified («Изменений нет», код 304, см. табл. 7.12). Это будет означать, что прокси может использовать хранящуюся в кэше страницу. Если же на странице произошли ка­кие-либо изменения, сервер пришлет ее обновленную версию. Такой подход тре­бует обмена запросами и ответами, но если страница еще не устарела, ответ сер­вера будет очень коротким.

Два указанных подхода можно комбинировать. В течение первого интервала времени AT после получения страницы прокси просто извлекает запрошенную страницу из кэша. По прошествии определенного промежутка времени прокси использует If-Modified-Since для проверки состояния страницы. Выбор А Г под­разумевает некоторый эвристический анализ, базирующийся на знании времени последних изменений на странице.

Динамические веб-страницы (например, созданные PHP-скриптом) не должны кэшироваться вообще никогда, так как их содержимое переменное по определе­нию. Для этого, а также для некоторых других специальных случаев предусмотрен механизм, с помощью которого сервер может информировать все серверы-посред- ники на пути к клиенту о том, что не следует использовать текущую страницу без запроса ее актуальности. Этот же механизм может применяться для страниц, которые могут меняться довольно часто. В RFC 2616 определен также ряд дру­гих механизмов управления кэшированием.

Еще один подход к повышению производительности называется упреждаю­щим кэшированием. Получая страницу с веб-сервера, прокси-сервер может про­верить ее на наличие гиперссылок. Если таковые имеются, он может запросить и поместить в кэш страницы, на которые указывают гиперссылки, просто на тот случай, если они понадобятся пользователю. Этот метод может помочь умень­шить время доступа к последующим запросам, однако может привести к загруз­ке линий связи при передаче страниц, которые, возможно, так и не будут запро­шены.

Понятно, что кэширование во Всемирной паутине реализуется далеко не три­виально. Эту тему можно было бы обсуждать еще долго. На самом деле, ей по­священы отдельные книги, например (Rabinovich и Spatscheck, 2002; Wessels, 2001). Однако нам пора двигаться дальше.