Co to jest cache (pamięć podręczna)? Jak działa?

Co charakteryzuje pamięć podręczną i na czym polega jej fenomen? Dowiedz się, jak pliki cache powinny być przechowywane i wykorzystywane. Poznaj rodzaje pamięci podręcznej cache.

Pamięć podręczna, nazywana cache, stanowi część oprogramowania lub sprzętu komputerowego. Gromadzi i przechowuje dane, by jak najszybciej wykorzystać je w odpowiednim momencie. W znacznej mierze jest odpowiedzialna m.in. za szybkie działanie stron internetowych. Jeśli prowadzisz swoje miejsce w sieci, z pewnością wiesz, jak ten parametr jest istotny. Dopiero przygotowujesz się do stworzenia witryny? Poświęć zatem chwilę, by dowiedzieć się o nim jak najwięcej. W XXI wieku internauci nie chcą bowiem czekać choćby kilku milisekund dłużej niż to konieczne, na załadowanie strony. Trudno się temu dziwić, ale stanowi to ogromne wyzwanie dla internetowych twórców.

Istnieje wiele rodzajów pamięci podręcznej. Są stworzone w różny sposób i rozmaicie zbierają oraz wykorzystują dane stron. W każdym przypadku natomiast ich zadanie jest bliźniaczo podobne. Pliki zapisane w nich mają przyśpieszyć wykonywanie operacji zażądanych przez użytkownika. Wiesz już zatem ogólnie, do czego służy pamięć cache. Dzięki niej Twoja witryna może szybciej pojawiać się na komputerze odbiorców. Jak więc zapewne się domyślasz, odpowiednie jej użycie może być kluczowe dla sukcesu Twojego biznesu online.

Właściwe zarządzanie pamięcią podręczną wymaga poznania najważniejszych informacji na jej temat. Warto wiedzieć, jakie są jej rodzaje i poznać dokładny sposób jej działania. Wskazane jest także, aby odróżniać dane przeglądania, zapisane w pamięci podręcznej, od plików cookies. Wszystko to opisaliśmy w naszym artykule. Ponadto przyjrzeliśmy się wtyczkom do cache do WordPressa. Postępując zgodnie z poniższą instrukcją, bez problemu włączysz je w najpopularniejszym CMS-ie.

Co to jest pamięć cache? Definicja

Cache (pamięć podręczna) to mechanizm gromadzenia części danych w pamięci o jak najlepszych parametrach w celu przyśpieszenia dostępu do informacji wywoływanych przez użytkowników. Najczęściej są to dane witryn, które potrzebne będą w najbliższym czasie.

Jakie korzyści przynosi korzystanie z pamięci podręcznej? Dane nie muszą być wywoływane ze źródeł o stosunkowo niskiej przepustowości i długim czasie dostępu. W razie ich późniejszego wywołania, dostęp do nich jest szybszy i łatwiejszy. W ten sposób działać może zarówno przeglądarka internetowa, jak i serwer. Co więcej, tego typu rozwiązanie funkcjonuje także w innego rodzaju sprzętach komputerowych czy aplikacjach. My natomiast skupimy się oczywiście na jej działaniu i wykorzystaniu w przypadku witryn internetowych.

Pamięć cache cechuje skupienie na danych, które w krótkim czasie zostaną przetworzone przez system ponownie. Można więc powiedzieć, że informacje zapisane w tej pamięci następnie są błyskawicznie odczytywane, gdy o to poprosimy. System nie musi za każdym razem wykonywać tych samych operacji i sięgać „do samego źródła”. Nie pobiera plików i przedstawia nam elementy składające się na wygląd strony, które zostały wcześniej już zapisane.

Oczywiście cache ma określoną i ograniczoną pojemność. Im więcej jest w niej zapisanych danych, tym większe problemy może sprawiać ich wykorzystanie. To sprawia, że z czasem konieczne może być zatem usunięcie pewnych informacji. Zabieg ten jest stosowany, by następnie zastąpić je nowymi i aktualnymi. Właśnie dlatego co jakiś czas należy wyczyścić pamięć podręczną. Zrobić miejsce dla rzeczy współczesnych i nowych, które są Ci potrzebne obecnie lub dopiero będą w najbliższym czasie.

Jak działa pamięć podręczna?

Załóżmy, że odwiedzasz naszą stronę Jakwybrachosting.pl. Po pewnym czasie ją opuszczasz, ale za jakiś czas znów wracasz w poszukiwaniu interesujących Cię treści. Wchodząc za pierwszym razem, dochodzi do pobrania szeregu informacji o witrynie. Pamięć cache zbiera szereg istotnych danych, które mogą przydać się w przyszłości. Mowa tu o np.:

• logo,
• stylach CSS,
• cookies,
• wygenerowanych plikach HTML,
• i wielu innych informacjach.

Przy ponownym otwarciu naszej strony, takie pobieranie całej zawartości już nie ma miejsca. Zwyczajnie nie jest już potrzebne. Przeglądarka nie ściąga wszystkiego na nowo, prosto z serwera. Wystarczy bowiem ponownie przywołać to z pamięci podręcznej. Dzięki temu witryna może już wczytywać się szybciej, bo ma przygotowane elementy stałe. W praktyce zatem możesz cieszyć się jej zawartością bez zbędnego czasu oczekiwania. To większa wydajność, co jest szczególnie istotne dla dzisiejszych internautów.

Zależnie od rodzaju pamięci cache i urządzenia, które ona obsługuje, przechowywane mogą być w niej rozmaite dane. Możliwe jest też ich usuwanie i zastępowanie nowymi, o czym wspominaliśmy wcześniej. Co się natomiast stanie, jeśli nigdy nie będziesz ich odświeżać? W takim przypadku pamięć podręczna może prezentować dane, które nie są już aktualne. W praktyce zatem pokaże Ci się dawny wygląd witryny i treści zachowane w Twojej pamięci. Nie zobaczysz natomiast zawartości zaktualizowanej i bieżącej, która może być już zupełnie inna.

Korzyści płynące z pamięci podręcznej

Z pamięci cache korzystają m.in.:

• przeglądarki internetowe,
• serwery,
• procesory,
• dyski twarde,
• systemy plików.

W każdym z tych przypadków technologia ta wykorzystywana jest w celu osiągnięcia jednej korzyści. Jest nią przyśpieszenie pozyskiwania danych. Mogą one mieć różną budowę i funkcjonalności. Wykorzystuje się je jednak zawsze po to, żeby optymalizować pobieranie pewnych informacji.

W przypadku serwerów, przeglądarek i kwestii związanych z serwisami WWW, korzyści leżą po obu stronach. Internauci mogą dzięki nim sprawniej korzystać z internetu i przeglądać strony internetowe. Ich twórcy oraz administratorzy z kolei powinni dbać o to, by mieć jak najlepiej działające miejsce w sieci. Dzięki temu mogą liczyć na wysokie współczynniki konwersji. To wpływa na pozytywny odbiór ich witryny przez użytkowników, co widać po lepszych wskaźnikach Core Web Vitals. Nie bez znaczenia jest też dla algorytmów. Google promuje strony sprawnie działające i chętniej umieszcza je wysoko w wynikach wyszukiwania.

Czytaj: Jak przyspieszyć stronę WWW? Optymalizacja szybkości strony

Jako właściciel strony jesteś w stanie określić także, jak długi jest „termin ważności” poszczególnych danych. Dzięki temu informacje „trwałe”, takie jak np. elementy stałe, logo, układ strony itp., zawsze będą dostępne od ręki. Zmieniać się mogą natomiast rzeczy dynamiczne, często edytowane na Twojej stronie. Dotyczyć to może aktualizowanych danych, nowych artykułów czy rozbudowywanych treści.

Czyszczenie pamięci cache

Wyczyść dane przeglądania, aby bez większych problemów korzystać z pamięci cache. Co istotne, jest to porada przydatna zarówno dla użytkownika, jak i właściciela strony internetowej. Zależnie bowiem od rodzaju cache, na usuwanie starych plików wpływ może mieć np.:

• twórca – określając, jak długo zawartość będzie pozostawała w pamięci podręcznej,
• użytkownik – regularnie i samodzielnie opróżniając pamięć podręczną przeglądarki,
• przeglądarka internetowa – pamięć cache przeglądarki pozbywa się automatycznie starych plików tymczasowych, zastępując je aktualnymi.

Pamięć podręczna cache powinna być aktualizowana. Warto usuwać stare informacje i „nadpisywać” je przy użyciu najnowszych i aktualnych. Dzięki temu użytkownicy zyskują dostęp do właściwych, bieżących danych. Nie grozi im niepoprawne wyświetlanie strony zdezaktualizowanej, przechowywanej w pamięci podręcznej od dawna.

Pamięć cache a cookies

Wiele aplikacji umożliwia usunięcie zarówno plików cache, jak i Cookies. Działa to w ten sposób w wielu popularnych przeglądarkach. Mowa tu np. o Firefox, Google Chrome czy Microsoft Edge. Przez to niektórym użytkownikom wydaje się, że to ten sam rodzaj pamięci i danych. W praktyce jednak są to dwa różne rozwiązania. Odpowiedzialne są też za różne kwestie.

• Cookies (tzw. ciasteczka) – to pliki odpowiadające za gromadzenie danych związanych ze wszystkim, co robisz na konkretnej witrynie internetowej. Bardzo często sekcję „ciasteczka” kojarzy się np. z logowaniem na danej stronie. Po zapisaniu informacji, następnym razem proces wpisywania loginu (a czasem też hasła) nie jest już konieczny. Po usunięciu Cookies natomiast konieczne jest zrobienie tego od początku.
• Cache – dane zapisujące elementy strony, a nie postępowania użytkownika po wejściu na nią. Można zatem usunąć pamięć podręczną, a zachować Cookies. Pozostanie się dzięki temu nadal zalogowanym w witrynie. Po jej ponownym odwiedzeniu natomiast konieczne jest ponowne pobranie wszystkich elementów składających się na tę stronę. W efekcie tego pierwsze wczytanie przebiegać może nieco wolniej.

Rodzaje pamięci podręcznej

Wspominaliśmy, że pamięć cache przybiera różne formy. Zależnie od miejsca zapisu danych, może zastępować np. wyszukiwanie na dysku twardym, w pamięci RAM czy na serwerze głównym. My ponownie skupiamy się na jej typach związanych z funkcjonowaniem stron internetowych.

Cache po stronie użytkownika – pamięć podręczna przeglądarki

Pamięć podręczna przeglądarki odpowiada za zapisywanie danych o stronie internetowej podczas jej pierwszego ładowania. Te elementy będą wyświetlane i szybko dostępne dla odwiedzających Twoje miejsce w sieci w przyszłości. Mowa w tym miejscu o takich elementach witryny, jak np.:

• pliki CSS,
• pliki multimedialne (video, obrazów itd.),
• struktura HTML,
• logo,
• i wiele innych.

Za kontrolę pamięci cache po stronie użytkownika może odpowiadać automatycznie przeglądarka internetowa. System w takim przypadku sam poddaje cache ciągłej wymianie informacji na aktualne. Dzięki temu użytkownik bezustannie ma dostęp do bieżących danych i nie ogląda stron „z przeszłości”.

Co istotne, na ten rodzaj pamięci wpływ ma również użytkownik końcowy, czyli internauta. Oznacza to więc, że odbiorca samodzielnie może zadecydować i wymusić na przeglądarce, kiedy powinna wyczyścić cache. Jako osoba zarządzająca stroną nie masz w tym przypadku większego wpływu na to, co stanie się z danymi dotyczącymi Twojej strony. Możesz jedynie sprawić, by konkretne informacje dostępne były przez określony czas. Weź jednak zawsze pod uwagę termin, przez jaki pozostają one aktualne.

Dlaczego natomiast włączenie cache przeglądarki z poziomu właściciela strony jest tak ważne? Pozwala bowiem uniknąć ciągłego ładowania tych samych elementów witryny. Nie dzieje się to za każdym razem, gdy użytkownik wraca w to samo miejsce. W praktyce zatem strona działa zdecydowanie szybciej, a zadowolenie użytkownika rośnie.

Cache po stronie serwera

Pamięć cache po stronie serwera obejmuje różne typy pamięci podręcznej. Dotyczyć może buforowania np.:

• CDN (ang. Content Delivery Network),
• kodu operacji,
• obiektów.

W każdym przypadku na serwerze przechowywana jest inna zawartość, usprawniająca działanie witryny. Jest to rodzaj korzystania z pamięci, który w żaden sposób nie angażuje użytkowników końcowych. Realizowany i administrowany wyłącznie przez właściciela strony internetowej.

Pliki cache serwera uważane są za jedną z najlepszych metod na jego odciążenie. Wynika to z faktu, że cały proces przebiega wtedy następująco:

1. zostaje wysłane żądanie dotyczące danej treści,
2. system sprawdza, czy pamięć cache zawiera daną treść,
3. jeśli treść zostanie znaleziona w pamięci podręcznej, system od razu zwraca ją do przeglądarki, bez angażowania pamięci serwera,
4. żądanie nie musi być przetworzone w całości.

Efektem takiego schematu działania jest to, że serwer może szybciej zwracać żądane strony internetowe. Jest też w stanie obsługiwać większy ruch w jednym czasie, przez co działa wydajniej.

Przykłady mechanizmów wykorzystywanych do cache po stronie serwera

Realizacja zadań cache po stronie serwera czy strony może odbywać się przy użyciu rozmaitych mechanizmów. Poniżej opisaliśmy jedne z najpopularniejszych na rynku:

• Redis cache,
• cache Memcached,
• OPcache,
• Cloudflare

W wielu przypadkach korzystanie z takich rozwiązań nic nie kosztuje. Często uruchomić je można bardzo szybko, np. z poziomu panelu użytkownika u hostingodawcy.

Redis cache

Redis (Remote Dictionary Server) jest nowoczesnym magazynem danych. Jego zadaniem jest przyśpieszanie działania serwisów opartych o bazy danych. Dzięki niemu lepiej działają m.in. strony oparte na WordPressie.

W jego wydaniu informacje nie trafiają do dysków twardych, tylko są zapisywane w pamięci RAM. To sprawia, że dostęp do każdej informacji, jaka na nich się znajduje, możliwy jest bez potrzeby przetwarzania całego zbioru danych. Odpowiedź jest praktycznie natychmiastowa, nawet wtedy, gdy w grę wchodzi obsługa wielu zapytań w jednym momencie.

Darmowe skorzystanie z tej usługi możliwe jest w wielu serwisach oferujących hostingi. Często natomiast nie jest domyślnie włączone. Uruchomienie go natomiast nie należy zwykle do skomplikowanych. Wymaga zalogowania się na swoje konto użytkownika i znalezienia zakładki dotyczącej obsługiwanych baz danych. W niej często jedną z dostępnych opcji jest właśnie Redis, który włączyć można jednym kliknięciem. Następnie konieczne jest podanie danych konfiguracyjnych, niezbędnych do nawiązania połączenia. Na koniec nie można zapomnieć o zapisaniu wprowadzonych zmian.

Zobacz: Jak włączyć obsługę Redis w WordPressie? i Jak włączyć obsługę Redis w Prestashop?

Cache Memcached

Cache Memcached jest rozwiązaniem zbliżonym do Redis. Mamy tu do czynienia z systemem buforowania pamięci. Jego głównym zadaniem również jest przyśpieszenie działania dynamicznych stron i aplikacji internetowych. Umożliwia przede wszystkim:

• renderowanie witryn WWW,
• przechowywanie wywołań API i zapytań baz danych.

Jego działanie nie należy do skomplikowanych. Gdy internauta wysyła zapytanie do witryny, aplikacja sprawdza obecność żądania w pamięci Memcached. Jeśli ją tam znajdzie, jest ona odsyłana błyskawicznie do przeglądarki użytkownika.

W przypadku braku żądanych informacji, przeszukiwana jest baza danych. Po ich odnalezieniu są jednocześnie pobierane do pamięci Memcached. W ten sposób w przyszłości będą już tam czekać na kolejne zapytanie, a proces zajmie mniej czasu.

Co istotne, Memcached także aktualizuje dane przechowywane w pamięci za każdym razem, jak tylko ulegną one zmianie w bazie danych. Cache jest natomiast czyszczony, gdy minie czas określony w kluczu wygaśnięcia. Uruchomienie cache Memcached przebiega w większości serwisów hostingowych w sposób identyczny, jak opisaliśmy to w przypadku Redis.

OPcache

OPcache to kolejny rodzaj mechanizmu umożliwiającego przyśpieszenie działania witryny WWW. To rozwiązanie jest silnikiem cache wbudowanym w PHP i przyśpiesza skrypty PHP. Działa na zasadzie zbliżonej do dwóch rozwiązań opisanych powyżej. W tym przypadku jednak w pamięci serwera przechowywany jest tzw. opcode. To prekompilowany wcześniej kod. Dzięki takiemu rozwiązaniu system nie ma potrzeby za każdym razem przetwarzać całego skryptu po jego uruchomieniu.

Aby to lepiej zrozumieć, warto zwięźle wytłumaczyć, jak działa PHP. To język programowania, który przy każdym uruchomieniu jest przetwarzany i analizowany. Dopiero potem jest tłumaczony na kod maszynowy, który rozumie komputer. By uniknąć tego czasochłonnego procesu, wcześniej wspomniany opcode zapisywany jest w pamięci podręcznej. Dzieje się to podczas pierwszego uruchomienia skryptu. W ten sposób dochodzi do tego tylko jeden raz. Przy kolejnych próbach system może przejść od razu do wykonania skryptu.

Cloudflare

Opisywany przez nas szczegółowo Cloudflare również oferuje możliwość przyśpieszania działania serwisów WWW. Tworzy on kopię zawartości danej strony, która następnie przechowywana jest na rozproszonych serwerach serwisu. Efektem takiego działania jest fakt, że żądanie użytkownika realizowane jest z wykorzystaniem tych zapisanych informacji. Nie ma potrzeby natomiast łączenia się z głównym serwerem, na którym stoi Twoje miejsce w sieci.

Więcej: Konfiguracja Cloudflare krok po kroku: Instrukcja

Wtyczki do cache do WordPressa

Wiesz już, do czego służy pamięć cache. Zapewne zdajesz też sobie sprawę z tego, że warto o nią dbać i korzystać z niej na swojej stronie. Aby Ci to ułatwić, przygotowaliśmy spis popularnych wtyczek do WordPressa, oferujących tego typu usługi. Na rynku jest ich bardzo wiele, a większość darmowa i łatwa w użyciu. My wymieniliśmy poniżej jedne z najpopularniejszych i uznawanych za niezawodne. Korzysta z nich wielu twórców witryn, więc Tobie też nie powinny sprawić problemów. Mowa tu o takich rozwiązaniach, jak np.:

• WP Optimize,
• LiteSpeed Cache (od twórców serwera LiteSpeed),
• WP Fastest Cache,
• WP Supercache.

Wszystkie są darmowe i sprawią, że Twoja strona będzie szybciej się ładować. Często pozwalają zmniejszyć czas wywołania żądania nawet o ponad połowę. Różnice między nimi nie są znaczne. W zasadzie więc możesz wybrać tę, która najbardziej Ci przypadnie do gustu. Co najlepsze, ich instalacja oraz późniejsze korzystanie jest banalnie łatwe.

Jak włączyć cache w WordPressie?

Jak działa cache w WP, uruchamiany w postaci pluginu? Wystarczy tylko, że go pobierzesz w formie wtyczki. Aby to zrobić, zaloguj się do swojego panelu WordPressa, a następnie przejdź do zakładki „Wtyczki”. Naciśnij „Dodaj nową”. W wyszukiwarce w prawym górnym rogu ekranu wpisz nazwę jednej z wyżej podanych przez nas aplikacji.

Następnie naciśnij „Zainstaluj”, a potem aktywuj nowe narzędzie niebieskim przyciskiem „Włącz”. Jeśli chcesz, możesz zmieniać poszczególne parametry w ustawieniach. Domyślnie natomiast są one określone tak, by usprawnić działanie Twojej witryny od razu po włączeniu.