Cachestyring

Cachestyring er processen med at styre brugen af mellemlagrede data (cache) for at øge systemets responstid og reducere belastningen på primære datakilder. Målet er højere antal cache-hits, lavere latenser og mere effektiv udnyttelse af ressourcer. Cache opbevarer ofte kopier af data tættere på brugeren eller applikationen, så gentagne forespørgsler kan leveres hurtigt.

Cachelagene kan opdeles i forskellige niveauer: CPU- og OS-cache, applikationscache, databases- og sessionscache, web- og reverse-proxy caches samt indholdsdistributionnetværk (CDN). Hvert lag har egne levetider og valideringsregler og kan være kortvarige eller længere afhængigt af dataenes ændringshastighed og behovet for konsistens.

Central praksis i cachestyring er valg af placering, validering og udsmidning (eviction). Implementerede politikker inkluderer TTL (time-to-live), hændelsesbaseret invalidation og skrivepolitik som write-through og write-back. Udsmidningspolitikker som LRU (least-recently-used), LFU (least-frequently-used) og FIFO er almindelige ved databaser og applikationer, og mange systemer bruger kombinationer af flere mekanismer.

Koherens og konsistens er også væsentlige problemstillinger i cache-systemer, især i multi-node eller fler-lags miljøer. At sikre at data forbliver konsistente på tværs af caches kræver invalidationsbeskeder, versionering eller koherens-protokoller. I CPU-cachemiljøer anvendes ofte MESI-protokollen for koherens, mens web-cache-miljøer bruger invalidations- og revalidationsmekanismer.

Overvågning og måling er central for cachestyring. Nøgletal inkluderer hit-rate, miss-rate, latenser og cache-størrelse. Forudsigelse og prefetching kan forbedre ydeevnen, mens forkert designet cachestyring kan føre til ineffektiv caching eller forældet data. Effektiv cachestyring kræver forståelse af arbejdslasten og datakravene.