Как технологии кэширования ускоряют загрузку вашего сайта

Что такое кэширование и как оно работает

Кэширование — это техника оптимизации, которая заключается в сохранении копии часто используемых данных для ускорения доступа к ним.

Работа кэша основана на принципе «быстрее взять из памяти, чем с диска». Если данные были запрошены и сохранены ранее, система возвращает их из кэша вместо поиска на жестком диске. Это значительно ускоряет доступ к информации и снижает нагрузку на систему.

Кэш хранится на разных уровнях, в зависимости от того, какую информацию приложение часто использует. Например, браузер кэширует веб-страницы, а операционная система кэширует файлы, которые используются приложениями.

Виды кэширования для веб-сайтов

Кэш браузера. Самый простой и распространенный вид. Браузеры сохраняют копии HTML-файлов, скриптов и изображений на жестком диске компьютера пользователей. Для веб-ресурсов, которые пользователь посещает чаще всего, браузер создает образ, чтобы использовать его, а не загружать исходный каждый раз с сервера.

Кэш DNS. Используется для ускорения запросов к базе данных DNS. DNS-серверы кэшируют записи на серверах по всему миру. Когда кто-то посещает ваш веб-сайт, физически ближайший к нему DNS-сервер направляет запрос на ваш сайт. Результаты запросов сохраняются в кэше, что позволяет избежать их повторного выполнения.

CDN. Сеть доставки контента реализует принцип серверного кэширования. Кэш с данными находится на сервере-посреднике или проксирующем сервере – и пользователь, обращающийся к этим данным, не может их изменить.

Проксирующий сервер фиксирует обращение к определенному контенту на запрашиваемом веб-сервере. Затем формирует его образ. Далее все последующие обращения идут к нему. Такой вид кэширования является самым оптимальным способом нивелирования географической удаленности веб-сервера и его конечных пользователей. Например, у сайта из США может быть много посетителей из Австралии – тогда логично задействовать CDN в этой локации, чтобы клиенты загружали данные с ближайшего узла.

Кэш API. Используется для ускорения запросов к удаленным серверам или внешним API. Результаты запросов сохраняются в кэше, что позволяет избежать повторного выполнения запроса. Это может существенно уменьшить время отклика приложения и улучшить его производительность.

Кэш статических страниц. Сохраняет готовую HTML-страницу целиком на сервере или пользовательской стороне, включая все элементы: изображения, стили, скрипты и т.д. Кэш статических страниц — один из распространенных инструментов, используемых разработчиками сайтов для увеличения скорости загрузки веб-ресурса.

Кэш объектов. Хранит фрагменты данных после сложных операций, таких как запрос API или запрос к базе данных. Чтобы не повторять одни и те же операции, веб-сайты кэшируют объекты. Это позволяет масштабировать трафик, не истощая ресурсы сервера.

Роль кэширования в оптимизации веб-сайта

Кэширование играет важную роль в ускорении загрузки веб-сайтов. Вот шесть причин, почему оптимизация может быть полезной:

1. Ускорение доступа к данным. Если данные уже хранятся в кэше, их можно получить намного быстрее, чем если бы они загружались из источника каждый раз при новом запросе.
2. Снижение нагрузки на сервер. Когда данные кэшируются на пользовательской стороне, серверу не нужно генерировать ответ каждый раз при запросе клиента.
3. Экономия трафика. Кэширование уменьшает количество данных, передаваемых по сети, что приводит к снижению затрат на пропускную способность.
4. Повышение производительности. Когда данные часто запрашиваются, информация приходит к пользователю без задержек, поскольку кэширование улучшает производительность приложения.
5. Увеличение масштабируемости. Кэширование может помочь приложению масштабироваться горизонтально, путем распределения сохраненных данных на несколько серверов.
6. Сокращение времени доставки контента. Сайт будет работать быстрее, благодаря кэшированным файлам, так как они будут передаваться от сервера к браузеру за меньшее время. Важно отметить, что без внутренней и внешней оптимизации веб-ресурса кэширование не увеличит скорости сайта.

Что можно и что нельзя кэшировать на сайте

Кэширование может быть полезным инструментом для оптимизации производительности веб-сайтов. Однако, некоторые данные не следует кэшировать из-за их структуры или для обеспечения безопасности пользователей.

Можно кэшировать:

Статические ресурсы. Например, изображения, стили и скрипты, которые редко меняются. Они могут быть кэшированы на стороне сервера, чтобы ускорить время загрузки страницы.

Результаты запросов к базе данных. Если информация, полученная из базы данных, редко меняется, то ее можно кэшировать на сервере, чтобы уменьшить нагрузку на базу данных и ускорить время ответа.

HTML-страницы. Если они не содержат динамического контента, их можно  кэшировать на стороне клиента или на сервере.

Нельзя кэшировать:

Личные данные. сессионные токены, кредитные карты, данные аутентификации и другую информацию, связанную с пользователями.

Динамический контент. Если контент на странице часто изменяется, он не должен быть кэширован, чтобы предоставлять пользователям актуальную информацию. В некоторых случаях допускаются исключения.

Защищенные страницы. Те страницы, которые доступны только после аутентификации, кэшировать не рекомендуется, так как это может привести к утечке данных.

Прежде чем кэшировать любые данные на веб-сайте, рекомендуется тщательно оценивать их характер и потенциальный риск для безопасности пользователей и защиты конфиденциальной информации.

Каким еще бывает кэширование

Приватное кэширование. Процесс сохранения данных в локальном хранилище, доступном только определенному пользователю или группе пользователей. Это может быть полезно для финансовых и других приложений, которые обрабатывают конфиденциальные данные.

Одно из преимуществ приватного кэширования — увеличение скорости работы приложения. Если данные уже находятся в кэше, то приложению не нужно каждый раз запрашивать их с сервера. Кроме того, приватное кэширование улучшает безопасность, поскольку конфиденциальные данные не будут доступны пользователям без соответствующих прав доступа.

Общее кэширование. Используется несколькими пользователями или приложениями для улучшения производительности и сокращения нагрузки на сервер. Может быть реализовано как на пользовательской, так и на серверной стороне.

Общее кэширование будет полезно для сайтов с большим числом посетителей и множеством статических данных. При использовании совместного кэша, данные будут сохранены на сервере и ему не придется загружать информацию каждый раз заново для каждого пользователя.

Как DDoS-Guard использует технологии кэширования

DDoS-Guard осуществляет услугу кэширования на узлах своей CDN – в Азии, Европе, Северной и Южной Америке. Статический контент защищаемых сайтов хранится на серверах DDoS-Guard  — а конечные пользователи получают его с ближайших к ним узлов. Кэшируются самые востребованные категории контента:

• изображения; 
• текстовые файлы; 
• музыка; 
• видео; 
• исполняемые и архивные файлы.

Не кэшируются разделы сайта, содержимое которых зависит от конкретной сессии. Например, личные кабинеты, ориентированные на конкретных пользователей. Чтобы содержимое кэша всегда было актуальным, процесс сверки оригинала и его образа запускается раз в несколько минут.

Одно из главных преимуществ DDoS-Guard — наличие защиты от DDoS-атак с бесплатным CDN. Помимо ускорения загрузки сайта, оптимизации и кэширования контента, клиент DDoS-Guard получает полную безопасность уровня L7. Все известные виды DDoS-атак будут заблокированы, а IP‑адрес и серверы будут скрыты от злоумышленников.

В личном кабинете клиентам доступна статистика, показывающая долю кэшируемого контента. Вы сможете наглядно увидеть, какую часть нагрузки удалось переложить на сервис защиты DDoS-Guard. Также доступна опция «очистки кэша». Она будет полезна в случае изменений на сайте, которые должны отобразиться у посетителей без промедлений.