キャッシングって何？どうやって動くの？
@mukeshkuiryさんのシステムデザインシリーズへようこそ！🚀
みなさんが私たちの旅についてきてくれていれば、スケーラブルなウェブアプリケーションの地形を横断し、DNS、ロードバランサー、N層アプリケーション、HTTP、REST、ストリーム処理の役割を探ってきたことでしょう。
今日は、パフォーマンスと反応速度に大きな影響を与える重要な側面に焦点を当てます：キャッシング。📦💨
パフォーマンスを解き放つ：キャッシングの力
システムデザインのダイナミックな領域では、キャッシングがゲームチェンジャーとして現れます。ウェブアプリケーションで速度と効率を最適化するための重要な要素であるキャッシングの理由を掘り下げましょう。
キャッシングの本質
キャッシングの核心にあるのは、将来のデータへのアクセスを早めるために、一時的にデータを保存することです。ウェブブラウザ、CPU、DNSサーバーであれ、キャッシュの活用により、メインメモリや他の種類のストレージからデータを取得するよりも、データの取得時間を大幅に短縮できます。キャッシングのメカニズムを解き明かし、ユーザーエクスペリエンスを変革する役割を探求していきます。🔄🚀
成功への戦略：キャッシュ無効化
以前にキャッシュ無効化について触れましたが、これはデータの正確性を維持するために不可欠な過程です。キャッシュエントリを「無効」として宣言する複雑さと、定義された３つのキャッシュ無効化スキームを発見してください：
これらのスキームが、クライアントがリクエストする際に最新のコンテンツが提供されるようにし、システムを最新かつ信頼できる状態に保つ方法を学んでください。🗄️🚫
効率のためのスペース作り：キャッシュの追い出し
キャッシュがその容量に達すると、重要なキャッシュの追い出し過程が登場します。この決定的な瞬間に、新しいエントリを作るために削除するデータを選ぶ必要があります。キャッシュ追い出しポリシーがこの過程をガイドし、それぞれ独自のアプローチがあります。
-
先入れ先出し（FIFO）: キャッシュは以前にどれほど頻繁にまたは何回アクセスされたかを考慮せずに、最初にアクセスされたブロックを追い出します。このポリシーはわかりやすいですが、常に使用パターンに沿っているわけではありません。
-
後入れ先出し（LIFO）: 逆に、LIFOは最も最近にアクセスされたブロックを最初に追い出します。これは、特定のシナリオで効果的なシンプルなアプローチです。
-
最も最近に使用された（LRU）: LRU追い出しは使用パターンに基づいており、最も最近に使用されたアイテムを最初に取り除きます。最近アクセスされたデータが近い将来またアクセスされる可能性が高いということを認識しています。
-
最も頻繁に使用された（MRU）: MRUは別の角度から見ており、最も頻繁に使用されたアイテムを最初に追い出します。最新のデータが関連性を持つ可能性があるシナリオでは有益です。
-
最も頻繁に使用されない（LFU）: LFUはアイテムがどれほど頻繁に必要とされているかを追跡し、最も頻繁に使用されないアイテムを追い出します。頻繁にアクセスされるアイテムを優先する戦略です。
-
ランダム置換（RR）: 名前が示すように、RRはランダムに候補を選び、それを追い出します。シンプルですが、予測不可能な要素を導入します。
これらのキャッシュ追い出しポリシーのニュアンスを理解することは、キャッシングシステムの効率とパフォーマンスを最適化する上で重要です。ポリシーの選択は、アプリケーションの特定の特徴や要件に依存します。適切な追い出し戦略を選ぶことで、レスポンスタイムの改善とシステム全体のパフォーマンスの向上においてキャッシュが効果を発揮することを保証します。🔄💡
実世界のアプリケーション
キャッシングは万能のソリューションではありません。ウェブアプリケーションの反応性を強化すること、データベースの負荷を減らすこと、またはシステム全体の効率を改善することなど、キャッシングが重要なツールである実世界のシナリオに深く潜り込みましょう。アプリケーションのユニークな要件に合わせてキャッシング戦略をカスタマイズする方法についての洞察を得てください。🌐🛠️
システムパフォーマンスと満足度へのキャッシングの影響を探求してください。私たちのシステムデザインシリーズで実用的なヒントをお楽しみに、冒険は続きます！🚀✨ 私たちと一緒にいてくれてありがとう。効率的でスケーラブルなシステムを作り出す鍵となるキャッシングの謎を解き明かしました。システムデザインの旅はこれからです！🌐💡
こちらの記事はdev.toの良い記事を日本人向けに翻訳しています。
https://dev.to/mukeshkuiry/what-is-caching-how-does-it-work-4144
