Caché: definición y todos los campos donde se usa
Organizamos los campos donde se usa la caché, del hardware a la web, en un solo árbol según las clasificaciones de Wikipedia, MDN y la documentación oficial de WordPress. CPU, sistemas operativos, bases de datos y navegadores usan el mismo nombre, así que «vaciar la caché» borra cosas distintas según la capa.
La caché guarda temporalmente datos de uso frecuente o que se necesitarán pronto en un almacenamiento más rápido que el original y, cuando llega la misma solicitud, responde con esa copia en lugar del original.
El artículo de la Wikipedia en inglés Cache (computing) divide la caché en cachés de hardware, como las de CPU y GPU, y cachés de software, como las de disco, web, DNS y bases de datos. El árbol de abajo agrupa esta clasificación según dónde se ubica cada caché, y la caché web sigue la clasificación de MDN en private cache y shared cache.
El orden en que la caché del navegador, el CDN y la caché interna del servidor procesan una solicitud de WordPress se puede ver con el simulador del artículo Caché del sitio web & caché interna del servidor: cómo funciona la caché en WordPress .
Ⅰ. Dispositivos del usuario
La caché de los dispositivos del usuario, como ordenadores y smartphones, se divide en caché del sistema operativo, caché del navegador y caché de apps móviles.
La caché de disco (page cache) mantiene en memoria los datos leídos del disco y la gestiona el kernel del sistema operativo. La caché DNS guarda los dominios y direcciones IP consultados recientemente.
Cuando se vuelve a pedir el mismo recurso, no llega al servidor o solo comprueba si ha cambiado. Con un Service Worker (Cache API), una web app puede abrirse con los recursos guardados incluso sin conexión.
Las apps que manejan contenido pesado guardan en el dispositivo los datos descargados y las listas vistas recientemente para no volver a descargarlos.
Ⅱ. Caché del servidor y de aplicaciones
La caché del lado del servidor se aplica al proceso de crear la página después de que la solicitud llega al servidor. La documentación oficial de WordPress la explica como plugins de caché (caché de página), caché de objetos y caché del servidor (cachés de opcode como OPcache).
Ante una solicitud de la misma página, envía la copia guardada sin ejecutar PHP. Hay plugins de caché y cachés del servidor web.
Al volver a ejecutar el mismo archivo, se omite la compilación. Viene incluido desde PHP 5.5.
Guarda los datos de uso frecuente en un almacén en memoria para no repetir la misma consulta.
Los frameworks web guardan las plantillas renderizadas y los resultados de consultas en su propia caché.
Ⅲ. Caché de entrega de contenido / infraestructura de red
Las cachés de la infraestructura de red responden con copias entre el visitante y el servidor de origen, reduciendo la distancia física y la carga del origen. En el estándar de caché HTTP corresponden a la shared cache que comparten muchos visitantes.
Entrega el contenido desde el servidor más cercano al visitante entre servidores repartidos por todo el mundo. Su estructura y ventajas están en ¿Qué es un CDN? Razones para usarlo y 5 ventajas (artículo aparte).
Un proxy directo guarda las respuestas del lado del cliente, como en una red de empresa, y un proxy inverso las guarda delante del servidor.
Los equipos de red guardan la relación IP–MAC en la caché ARP, y los resolvedores DNS de operadoras y públicos guardan los resultados durante el TTL del registro.
Ⅳ. Caché de bases de datos y almacenamiento
Como la E/S de disco es lenta, las bases de datos y los dispositivos de almacenamiento mantienen en memoria los datos que se leen a menudo.
Mantiene en memoria los datos y los índices que se leen a menudo. La caché de consultas de MySQL se eliminó en 8.0; MariaDB la conserva, pero desactivada por defecto.
La memoria integrada en la controladora del disco duro y la DRAM del SSD guardan datos temporalmente y reducen la latencia de E/S.
Ⅴ. Caché a nivel de hardware
Las cachés de hardware son memorias de alta velocidad dentro de la CPU y la GPU que procesan datos más rápido que la memoria principal (RAM).
La L1 existe por separado en cada núcleo y se divide en caché de instrucciones y de datos, mientras que la L3 la comparten todos los núcleos. La unidad de gestión de memoria (MMU) guarda en la TLB los resultados de traducir direcciones virtuales a físicas.
Mejora la eficiencia de la GPU en juegos, gráficos 3D y cálculos de aprendizaje automático.
Ⅵ. Caché en la nube / virtualización
Los entornos de nube y virtualización reutilizan imágenes de contenedores, entornos de ejecución de funciones y resultados de compilación para acortar el despliegue y la ejecución.
Una imagen de Docker se compone de varias capas, y las capas que no han cambiado no se vuelven a compilar ni a descargar.
Mantiene durante un tiempo el entorno de ejecución de una invocación terminada y lo reutiliza en la siguiente, reduciendo el tiempo de inicialización (Cold Start) (Warm Start).
Acorta los tiempos de compilación repetidos.
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