Trong thời đại số hiện nay, tốc độ truy cập và trải nghiệm người dùng là những yếu tố quan trọng quyết định sự thành công của một website. Để tối ưu hóa hiệu suất và đảm bảo rằng người dùng có thể truy cập thông tin một cách nhanh chóng, công nghệ cache trở nên thiết yếu. Cache là một kỹ thuật lưu trữ tạm thời dữ liệu mà người dùng hoặc hệ thống thường xuyên truy cập, giúp giảm thiểu thời gian tải trang và tiết kiệm băng thông.
Việc sử dụng cache không chỉ mang lại lợi ích cho người dùng mà còn giúp các nhà phát triển và quản trị viên tiết kiệm tài nguyên máy chủ. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu sâu hơn về kiến thức cơ bản về cache và lý do tại sao mỗi website nên áp dụng công nghệ này để nâng cao hiệu suất hoạt động của mình.
Cache là gì?
Cache (bộ nhớ đệm) là một cơ chế lưu trữ tạm thời dữ liệu để tăng tốc độ truy cập. Khi một ứng dụng hoặc hệ thống cần dữ liệu, nó sẽ kiểm tra cache trước. Nếu dữ liệu đã có trong cache, nó sẽ được lấy từ đó thay vì phải truy xuất từ nguồn gốc chậm hơn, như ổ đĩa cứng hoặc máy chủ từ xa.
Các loại cache phổ biến:
- Cache bộ nhớ (Memory Cache): Lưu trữ dữ liệu trong RAM để truy cập nhanh chóng.
- Cache đĩa (Disk Cache): Lưu trữ dữ liệu trên ổ đĩa nhưng vẫn nhanh hơn so với việc truy xuất từ nguồn chính.
- Cache trình duyệt (Browser Cache): Lưu trữ tài nguyên web (như hình ảnh, tệp CSS) để tăng tốc độ tải trang.
- Cache máy chủ (Server Cache): Lưu trữ kết quả của các truy vấn cơ sở dữ liệu hoặc nội dung của các trang web.
Bằng cách sử dụng cache, các hệ thống có thể cải thiện hiệu suất và giảm độ trễ.
Tôi thấy nhiều người không sài cache, tại sao lại như thế?
Tất cả các trang web nên sài cache, vì nó lưu data để những lần kế tiếp data được trả về nhanh hơn.
Data lưu trong cache có thể của lần tính toán trước hoặc mình có thể load lên trước và lấy từ trong cache ra. Cache là một data đã được tính toán rồi.
Khi 1000 yêu cầu đồng thời gọi vào cơ sở dữ liệu để tải một bức ảnh, việc sử dụng bộ nhớ cache sẽ giúp giảm thiểu số lần truy cập vào cơ sở dữ liệu, từ đó tăng tốc độ tải. Chẳng hạn, trong một blog có 1 triệu lượt truy cập, nếu nhiều người cùng nhấp vào một bài đăng đã được cache, quá trình tải sẽ diễn ra nhanh hơn vì cơ sở dữ liệu không cần phải xử lý các yêu cầu đó. Hơn nữa, việc truy vấn dữ liệu từ cơ sở dữ liệu có thể tốn thời gian, bởi vì database cần ghi và đọc từ đĩa.
Như vậy là hosting dùng đĩa NVME sẽ nhanh hơn đĩa SSD thường đúng không?
Đúng vậy, hosting sử dụng đĩa NVMe (Non-Volatile Memory Express) thường sẽ nhanh hơn so với đĩa SSD (Solid State Drive) thông thường. Điều này là do NVMe được thiết kế để tận dụng tối đa băng thông của giao thức PCIe, cho phép truyền tải dữ liệu nhanh hơn và có độ trễ thấp hơn so với SATA, mà nhiều SSD thường sử dụng.
Nếu website không dùng WordPress, nói chung là không có backend – database, chỉ có HTML thì có cần cache không?
Có, ngay cả khi một website chỉ sử dụng HTML mà không có backend hay database, việc sử dụng cache ví dụ như cache trình duyệt, cache đĩa… vẫn có thể mang lại lợi ích như giảm băng thông, giảm tải…
Ví dụ host ChemiCloud có ổ đĩa NVME, Redis cache, cấu hình cao mà giá lại rẻ chẳng hạn…
Nói dễ hiểu là không dùng cache thì một website nhiều truy vấn database nó có thể sẽ bị quá tải cơ sở dữ liệu, phải không?
Đúng vậy, nếu một website không sử dụng cache và có nhiều truy vấn đến cơ sở dữ liệu, nó có thể dẫn đến tình trạng quá tải cho cơ sở dữ liệu. Điều này xảy ra bởi vì mỗi lần người dùng truy cập trang web, hệ thống phải thực hiện truy vấn trực tiếp đến cơ sở dữ liệu, gây ra tốn thời gian và tài nguyên. Khi số lượng truy vấn tăng lên, hiệu suất của cơ sở dữ liệu có thể giảm sút và dẫn đến thời gian phản hồi chậm hoặc thậm chí là lỗi.
Sử dụng cache giúp giảm bớt số lượng truy vấn đến cơ sở dữ liệu bằng cách lưu trữ kết quả của những truy vấn phổ biến và phục vụ người dùng từ bộ nhớ cache thay vì thực hiện lại truy vấn đó.
Cache hit là gì?
Cache hit là một tình huống xảy ra khi dữ liệu mà một hệ thống tìm kiếm cần đã được lưu trữ trong bộ nhớ cache. Khi một yêu cầu được gửi đến hệ thống, nếu dữ liệu có sẵn trong cache, hệ thống sẽ truy cập nhanh chóng vào dữ liệu đó mà không cần phải lấy từ nguồn lưu trữ chậm hơn (như cơ sở dữ liệu hoặc ổ đĩa).
Điều này giúp cải thiện hiệu suất và giảm thời gian phản hồi của hệ thống. Cache hit thường được sử dụng trong các hệ thống máy tính, mạng và ứng dụng web để tối ưu hóa tốc độ truy cập dữ liệu.
Cold, Warm, và Hot Caches là gì?
Cold, Warm, và Hot Caches là các loại bộ nhớ cache được sử dụng để tối ưu hóa hiệu suất truy cập dữ liệu. Dưới đây là mô tả ngắn gọn về từng loại:
Cold Cache
- Định nghĩa: Cold cache là bộ nhớ cache mà không có dữ liệu nào đã được lưu trữ trước đó. Khi một yêu cầu truy cập dữ liệu được thực hiện, hệ thống sẽ phải truy cập dữ liệu từ nguồn gốc (như ổ đĩa cứng hoặc cơ sở dữ liệu) thay vì từ cache.
- Đặc điểm: Thời gian truy cập lâu hơn do cần phải lấy dữ liệu từ nguồn chính.
Warm Cache
- Định nghĩa: Warm cache là bộ nhớ cache đã lưu trữ một phần dữ liệu. Một số yêu cầu trước đó đã được phục vụ từ cache, nhưng không phải tất cả.
- Đặc điểm: Thời gian truy cập nhanh hơn so với cold cache, nhưng vẫn có một số yêu cầu có thể cần truy cập từ nguồn chính.
Hot Cache
- Định nghĩa: Hot cache chứa những dữ liệu được truy cập thường xuyên hoặc gần đây nhất. Dữ liệu này luôn sẵn sàng trong cache để phục vụ các yêu cầu.
- Đặc điểm: Thời gian truy cập rất nhanh, giúp cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống.
Tóm lại, ba loại cache này giúp cải thiện hiệu suất của hệ thống bằng cách giảm thời gian truy cập dữ liệu.
Cache miss là gì?
Cache miss là hiện tượng xảy ra khi một hệ thống máy tính không tìm thấy dữ liệu mà nó cần trong bộ nhớ cache. Khi một yêu cầu truy cập dữ liệu được thực hiện, hệ thống sẽ đầu tiên kiểm tra bộ nhớ cache, nếu dữ liệu không có ở đó, nó sẽ phải truy cập vào bộ nhớ chính hoặc một nguồn dữ liệu chậm hơn.
Có ba loại cache miss:
- Cold miss (hoặc Compulsory miss): Xảy ra khi dữ liệu lần đầu tiên được yêu cầu và chưa bao giờ có trong cache.
- Capacity miss: Xảy ra khi bộ nhớ cache quá nhỏ để lưu trữ tất cả dữ liệu cần thiết, dẫn đến việc dữ liệu phải được thay thế.
- Conflict miss: Xảy ra khi nhiều dữ liệu tranh chấp cùng một vị trí trong cache, khiến cho một số dữ liệu không thể lưu trữ được.
Cache miss có thể làm giảm hiệu suất của hệ thống do thời gian truy cập dữ liệu từ bộ nhớ chậm hơn.
Tấn công Cache Miss là gì?
Tấn công Cache Miss xảy ra khi một người dùng cố gắng truy cập dữ liệu từ một ứng dụng, nhưng dữ liệu cần lấy không có trong cơ sở dữ liệu và cũng không có trong bộ nhớ đệm (cache).
Khi đó, điều gì sẽ xảy ra?
- Tất cả các yêu cầu của người dùng sẽ cuối cùng phải truy cập vào cơ sở dữ liệu, làm mất đi mục đích sử dụng bộ nhớ đệm.
- Một người dùng độc hại gửi nhiều truy vấn, hiểu được mẫu khi nào bộ nhớ đệm bị bỏ lỡ và sau đó liên tục gửi nhiều truy vấn như vậy, từ đó làm quá tải cơ sở dữ liệu.
Cách ngăn chặn tấn công Cache Miss:
- Thiết kế API: Các API có thể được thiết kế sao cho người dùng không thể xác định được yêu cầu của họ có phải là Cache Hit hay Cache Miss.
- Thiết lập TTL cho các khóa null: Nếu có các khóa bộ nhớ đệm với giá trị null, nên thiết lập Thời gian sống ngắn (TTL) cho các khóa này.
- Sử dụng Tường lửa ứng dụng web (WAF): WAF có thể giúp phát hiện và chặn các yêu cầu độc hại.
- Bộ nhớ đệm cho các khóa không tồn tại: Có thể lưu trữ các khóa không tồn tại trong bộ nhớ đệm, để lần tiếp theo không phải truy cập vào cơ sở dữ liệu vì khóa đã có trong bộ nhớ đệm. Tuy nhiên, việc này cần cẩn thận vì kẻ tấn công có thể chèn mã độc vào yêu cầu GET, và phản hồi sẽ được lưu vào bộ nhớ đệm.
- Sử dụng Bloom Filter:
- Đây là một cấu trúc dữ liệu xác suất hiệu quả về không gian được sử dụng để kiểm tra xem một phần tử có phải là thành viên của một tập hợp hay không.
- Nó có thể được sử dụng để kiểm tra xem một khóa có tồn tại trong một tập hợp, chẳng hạn như bộ nhớ đệm, mà không cần lấy khóa thực tế.
- Điều này giúp ngăn chặn tấn công Cache Miss bằng cách làm cho kẻ tấn công khó xác định xem một khóa cụ thể có trong bộ nhớ đệm hay không.
- Bloom Filter hoạt động bằng cách băm khóa và đặt các bit tương ứng trong một mảng bit.
- Khi kiểm tra xem một khóa tồn tại hay không, cùng một hàm băm sẽ được áp dụng cho khóa, và các bit tương ứng trong mảng bit sẽ được kiểm tra. Nếu tất cả các bit đều được đặt, thì khóa có thể nằm trong tập hợp, nhưng vẫn có khả năng nhỏ xảy ra sai sót dương tính.
- Nếu khóa tồn tại, yêu cầu sẽ đến bộ nhớ đệm trước và sau đó truy vấn cơ sở dữ liệu nếu cần thiết.
- Nếu khóa không tồn tại trong tập dữ liệu, điều đó có nghĩa là khóa không có trong bộ nhớ đệm hoặc cơ sở dữ liệu.
Như vậy là sẽ có những ông lập trình viên rãnh rỗi hoặc có thù oán cố gắng tấn công phá hoại trang web, đúng không?😱
Đúng rồi, đa phần là mấy anh em cũng rãnh, sợ lụt nghề nên “giải trí”, hỏi thăm sức khỏe nhau tí. Nói chung nghe mấy anh em bảo là ngu thì chết, chứ không có bệnh tật gì cả…😂
Nói thêm về các kỹ thuật – chiến thuật Caching Data Access
Các chiến thuật Caching Data Access là những phương pháp giúp tối ưu hóa việc truy cập dữ liệu bằng cách lưu trữ tạm thời thông tin để giảm thiểu thời gian truy xuất và tải trọng lên hệ thống. Dưới đây là một số chiến thuật phổ biến:
Read-Through Caching
Trong chiến thuật này, khi một ứng dụng cần truy cập dữ liệu, nó sẽ kiểm tra cache trước. Nếu dữ liệu có trong cache, nó sẽ được sử dụng ngay lập tức. Nếu không, ứng dụng sẽ truy xuất dữ liệu từ nguồn gốc (như cơ sở dữ liệu) và đồng thời lưu trữ kết quả vào cache để sử dụng cho các lần truy cập sau.
Write-Through Caching
Chiến thuật này cho phép ghi dữ liệu vào cache và đồng thời ghi vào nguồn gốc dữ liệu. Khi có một thay đổi hoặc ghi dữ liệu mới, thông tin sẽ được cập nhật cả ở cache và nguồn gốc ngay lập tức. Điều này đảm bảo rằng cache luôn được đồng bộ với nguồn gốc nhưng có thể làm giảm hiệu suất do phải thực hiện hai thao tác ghi.
Write-Behind Caching
Khác với Write-Through, Write-Behind cho phép ghi dữ liệu vào cache trước tiên mà không chờ đợi ghi vào nguồn gốc. Thao tác ghi vào nguồn gốc sẽ được thực hiện sau đó trong nền (background). Điều này cải thiện hiệu suất và giảm độ trễ cho người dùng, nhưng có thể dẫn đến tình trạng không đồng bộ giữa cache và nguồn gốc nếu không quản lý cẩn thận.
Refresh-Ahead Caching
Chiến thuật này liên quan đến việc làm mới dữ liệu trong cache trước khi nó hết hạn hoặc trở nên không còn chính xác. Hệ thống sẽ tự động kiểm tra và cập nhật các mục trong cache theo một lịch trình định trước, giúp đảm bảo người dùng luôn nhận được dữ liệu mới nhất mà không cần phải chờ đợi.
Mỗi chiến thuật có ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn chiến thuật nào phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng cũng như tính chất của dữ liệu mà hệ thống đang xử lý.
Trời ơi, sao nhiều cái khó hiểu quá vậy? 😵
Vì nó là kiến thức chuyên sâu cho lập trình viên, hoặc những người không dùng WordPress, nếu dùng WordPress thì chỉ cần cài plugin là xong. 🤭
Memcached là gì?
Memcached là một hệ thống lưu trữ dữ liệu tạm thời (cache) dùng bộ nhớ RAM, giúp tăng tốc độ truy xuất dữ liệu cho các ứng dụng web. Nó lưu trữ các cặp khóa-giá trị, cho phép giảm tải cho cơ sở dữ liệu bằng cách giữ lại các dữ liệu thường xuyên được truy cập.
Các tính năng chính của Memcached:
- Tăng tốc độ truy cập: Bằng cách lưu trữ dữ liệu trong bộ nhớ, Memcached giúp giảm thời gian truy cập so với việc phải lấy dữ liệu từ ổ đĩa.
- Phân tán: Memcached có khả năng chạy trên nhiều máy chủ, giúp mở rộng quy mô và tối ưu hóa hiệu suất.
- Đơn giản: Giao diện lập trình đơn giản, dễ dàng tích hợp vào các ứng dụng.
Ứng dụng:
Memcached thường được sử dụng trong các ứng dụng web để cache kết quả truy vấn cơ sở dữ liệu, phiên người dùng, hoặc bất kỳ dữ liệu nào mà bạn muốn truy cập nhanh hơn.
Redis Cache là gì?
Redis Cache là một hệ thống lưu trữ dữ liệu trong bộ nhớ (in-memory data store) mã nguồn mở, được thiết kế để tăng tốc độ truy cập dữ liệu bằng cách lưu trữ dữ liệu tạm thời. Đây là một giải pháp lưu trữ khóa-giá trị (key-value) rất nhanh và thường được sử dụng để tối ưu hóa hiệu suất của các ứng dụng web và dịch vụ.
Một số đặc điểm chính của Redis Cache:
- Tốc độ cao: Redis hoạt động hoàn toàn trong bộ nhớ, giúp truy cập dữ liệu nhanh chóng.
- Hỗ trợ nhiều kiểu dữ liệu: Ngoài các kiểu dữ liệu cơ bản như chuỗi (string), Redis còn hỗ trợ các kiểu như danh sách (list), tập hợp (set), bản đồ (hash), và nhiều kiểu khác.
- Tính năng lưu trữ lâu dài: Mặc dù chủ yếu hoạt động trong bộ nhớ, Redis cũng có thể ghi dữ liệu ra đĩa để phục hồi sau khi khởi động lại.
- Khả năng mở rộng: Redis có thể được cấu hình để chạy trên nhiều máy chủ, giúp tăng cường khả năng xử lý và dung lượng lưu trữ.
- Hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình: Redis có thư viện cho nhiều ngôn ngữ lập trình như Python, Java, C#, Node.js, và nhiều ngôn ngữ khác.
Redis Cache thường được sử dụng để giảm tải cơ sở dữ liệu, cải thiện tốc độ phản hồi cho người dùng, và thực hiện các tác vụ cần truy cập nhanh đến dữ liệu.
Nói như vậy là Redis trội hơn Memcached nhiều phải không?
Tất nhiên rồi!
Nên chọn hosting WordPress nào có redis cache miễn phí?
Chemicloud là một trong những nhà cung cấp dịch vụ hosting nổi bật cho WordPress, và họ cung cấp nhiều tính năng hấp dẫn, bao gồm cả Redis cache miễn phí. Dưới đây là một số điểm nổi bật về Chemicloud:
Hiệu suất tốt
- Chemicloud sử dụng công nghệ máy chủ hiện đại, giúp trang web của bạn tải nhanh chóng và mượt mà.
Redis Cache miễn phí
- Họ cung cấp tính năng Redis cache miễn phí, giúp tăng tốc độ truy cập trang web của bạn bằng cách lưu trữ dữ liệu tạm thời.
Hỗ trợ khách hàng
- Đội ngũ hỗ trợ khách hàng của Chemicloud rất chuyên nghiệp và sẵn sàng giúp đỡ bạn 24/7.
Tính năng bảo mật
- Chemicloud cung cấp nhiều tính năng bảo mật như SSL miễn phí và bảo vệ chống tấn công DDoS.
Dễ dàng sử dụng
- Giao diện quản lý thân thiện, giúp người dùng dễ dàng quản lý và cấu hình trang web của mình.
Giá cả hợp lý
- Chemicloud có nhiều gói dịch vụ với mức giá cạnh tranh, phù hợp với cả cá nhân và doanh nghiệp.
Nếu bạn đang tìm kiếm một dịch vụ hosting cho WordPress với Redis cache miễn phí, Chemicloud là một lựa chọn đáng xem xét.
Chúc bạn thành công!
