ما هو التخزين المؤقت وأنواعه

ما الذي يخزنه الكاش فعلا؟

الكاش يحفظ نتيجة عمل منجز كي لا يُعاد العمل في المرة التالية. هذا التعريف أبسط مما يبدو، وله نتيجة واحدة تمر عليها أكثر الدروس: الكاش لا يجعل صفحتك أخف، بل يجعلها تصل أسرع.

أخذنا رقم هذا الادعاء من هذا الموقع نفسه. طلبنا الصفحة الأولى عشر مرات من نسختها المخزنة وعشر مرات بمعامل يكسر الكاش، في كل مرة والضغط مفعّل، وسجلنا لحظة وصول أول بايت. من الكاش كان الوسيط ٢٣.٥ مللي ثانية، وأدنى وأعلى قيمة ٢٢ و٣٧. وبلا كاش كان الوسيط ١٥٥.٥ مللي ثانية ضمن مدى ١٣٤ إلى ١٨٢.

والآن حجم هاتين الاستجابتين نفسيهما: ٤٣.٨ كيلوبايت للنسخة المخزنة و٤٣.١ كيلوبايت للنسخة التي بُنيت في اللحظة. فالنسخة البطيئة بالحجم نفسه تقريبا، بل هي أصغر قليلا. وكل ذلك الفارق المضاعف ست مرات زمن لا بايتات.

فحين يقال إن الكاش يجعل الموقع سريعا، فالعبارة الأصح هي: الكاش يزيل العمل الذي كان الخادم يؤديه لبناء الصفحة. وذلك العمل هو تشغيل الكود وسؤال قاعدة البيانات وتركيب القالب وإنتاج HTML. والناتج ملف يُرسل مباشرة في المرة التالية.

وفي الجملة نفسها يظهر حد الكاش، وهو مهم لاحقا: إن كانت صفحتك بطيئة لأنها تحمل ثلاثة ميغابايت من الصور، فالكاش لا يعين في شيء منها. الكاش يشتري زمن البناء لا زمن التنزيل.

الطبقات الأربع التي يمر بها الطلب

حين يفتح أحدهم عنوان موقعك، يمر طلبه بعدة طبقات كاش، وأول طبقة تملك جوابا تنهي الرحلة. والترتيب يبدأ من الأقرب إلى الزائر.

كاش المتصفح على جهاز الزائر نفسه. تبقى فيه الملفات التي لا تتغير، ولا يُرسل في المرة التالية أي طلب أصلا. على هذا الموقع تخرج الخطوط والسكربتات وأوراق الأنماط بترويسة Cache-Control: max-age=31536000، أي سنة كاملة. والخط الأساسي ٢٥٢٧٢ بايت، والزائر الذي جاء الأسبوع الماضي يدفع اليوم صفر بايت مقابله. وهذه أسرع طبقة لأن لا شبكة فيها.

حافة شبكة توزيع المحتوى خارج خادمك وتحفظ نسخة من الصفحة قرب الزائر. لهذه الطبقة درسها الخاص في مسار الانترنت والشبكات؛ وما يلزمك هنا أن الحافة تُوجَّه عادة بترويسة منفصلة، لا بالترويسة التي ترسلها للمتصفح.

كاش الصفحة على خادمك أنت ويحفظ HTML المنجز في ملف. وعلى هذا الموقع هذه الملفات ملفات حقا: صفحة «من نحن» ملف مضغوط حجمه ٣٦٣٣٠ بايت، وكاش الصفحات كله ١٩٨٠ ملفا و١١٢ ميغابايت. وحين يوجد الملف يرسله خادم الويب بنفسه ولا يعمل PHP أصلا، وهذا ما يصنع زمن ٢٣.٥ مللي ثانية.

كاش الكائنات في قاع الطبقات ويختلف عن سائرها: لا يحفظ صفحات بل يحفظ أجوبة الأسئلة التي تُطرح داخل الكود. وعلى هذا الموقع يقوم بذلك Redis ٧.٤.٧. وتظهر قيمته حين تُتجاوز الطبقات الثلاث فوقه، كما لمستخدم مسجل الدخول لا يتلقى صفحة مخزنة أبدا. فهو بالنسبة إليه الكاش الوحيد الذي ما زال يعمل.

وتحت هذه الطبقات الأربع لا كاش البتة: يعمل الكود وتجيب قاعدة البيانات. وكلما لم تملك أي طبقة جوابا كانت الفاتورة ١٥٥.٥ مللي ثانية نفسها.

لماذا لم يصل تغييرك إلى الزائر بعد؟

هذا أكثر أسئلة الكاش يومية، وجوابه واحد في الغالب: طبقة أمام التي مسحتها ما زالت تحمل النسخة القديمة.

وأول ما ينبغي رؤيته أن استجابة واحدة قد تحمل أمرَي كاش مختلفين، أحدهما للمتصفح والآخر للحافة. وصفحات هذا الموقع تصل بهاتين الترويستين:

cache-control: no-cache, must-revalidate
cdn-cache-control: max-age=2592000

أي إننا نقول للمتصفح: اسأل في كل مرة، ونقول للحافة: احتفظ بها ثلاثين يوما. وهذا مقصود وشائع، لكن معناه يجب أن يصل: مسح الكاش على خادمك أنت لا يمس تلك الثلاثين يوما. تعيد بناء الصفحة على الخادم وتحسب أنك انتهيت، والزائر ما زال يرى ما تحمله الحافة. والوصول إلى الحافة يعني أن تطلب المسح من خدمة الحافة نفسها، وذلك فعل منفصل.

والفخ الثاني أصغر ويكلف وقتا أكثر، لأنه يبدو كأن المسح فشل. فكي لا يذهب خادم الويب إلى القرص في كل طلب، يحتفظ بنتيجة بحثه عن الملفات مدة قصيرة؛ وعلى هذا الخادم تلك المدة ستون ثانية بضبط open_file_cache_valid. فتمسح ملف الكاش وتجلب الصفحة فورا، فتأتي الصفحة القديمة. لم يتعطل شيء. انتظر انقضاء الدقيقة ثم أعد الجلب.

وحالة ثالثة يُفكَّر فيها أقل: الزائر نفسه. إن أرسلت ملفا بعمر سنة ثم غيّرت محتواه، فمتصفح من جاء قبلا لن يعلم أبدا. والصواب ليس تغيير محتوى الملف بل تغيير اسمه أو نسخته في العنوان، فيكون العنوان الجديد ملفا جديدا.

ما الذي يجب ألا يُخزَّن؟

جملة واحدة تمنع كل كوارث الكاش الجدية: خزّن الصفحة لا الشخص. فكل ما يختلف جوابه بين شخصين يجب ألا يُحفظ في ملف يُسلَّم إليهما معا.

والأمثلة هي هي دائما: سلة الشراء، صفحة الحساب، وكل صفحة يُطبع عليها اسم المستخدم، والنماذج قيد التعبئة، وصفحات نتيجة الدفع. وأسوأ صور الفشل هي بالضبط ما يخشاه الجميع: يرى المستخدم الأول سلته، فتُخزَّن، فيرى المستخدم الثاني سلة الأول.

ولهذا لا يعمل كاش الصفحة عادة للمستخدم المسجل أصلا، وهذا قرار تصميم لا عيب. لكن عليك قبول ما يترتب عليه: لوحة إدارتك أبطأ دائما من صفحات الموقع العامة، لأنها تُبنى فعلا في كل مرة. وهنا بالذات يصير كاش الكائنات الأداة الوحيدة الباقية.

وثمة حالة حدية قرارها لك: صفحات واحدة للجميع لكنها تتقادم سريعا، كصفحة تعرض المخزون. يمكن تخزينها بشرط أن يكون العمر قصيرا وأن تعرف ما أسوأ الاحتمالات. فإن كان أسوأها أن يطلب أحدهم شيئا نفد، فعمرك يجب أن يكون قصيرا جدا أو يجب أن يبقى ذلك الجزء خارج الكاش.

مسح الكاش ليس مجانيا

زر «امسح كل الكاش» أبسط أزرار أي إضافة كاش، وأغلى ما يمكن أن تفعله بالكاش. ونتخذ هنا موقفا لأننا دفعنا ثمنه.

حين تمسح الكاش كله، يجب إعادة بناء كل صفحة أُسقطت. وإن كانت إضافتك تسخّن الصفحات مسبقا بعد المسح، بدأت إعادة البناء فورا لا حين يصل زائر. وعلى موقع فيه ١٩٨٠ صفحة مخزنة يعني ذلك قرابة ألفي تشغيل كامل لمحرك PHP متتاليا. ومع ذلك الوسيط البالغ ١٥٥.٥ مللي ثانية، اضرب الرقم بنفسك، وتذكر أن هذا يجري على خادم يجيب في اللحظة نفسها زوارا حقيقيين.

والقاعدة التي نعمل بها بسيطة: امسح الصفحات التي تغيرت فعلا فقط. فإن حررت نص صفحة واحدة فذلك عنوان واحد. وإن كان الموقع متعدد اللغات فكل لغة عنوان مستقل ويُحسب مستقلا. والمسح الشامل لا يُبرَّر إلا حين يتغير شيء موجود حقا في كل الصفحات، كالترويسة أو ورقة أنماط عامة، وحتى حينها موضعه ساعة هادئة.

وترتيب العمل، وهو يبدو بديهيا ويُعكس غالبا: تحقق من التغيير أولا على النسخة غير المخزنة واطمئن إلى صحته، ثم امسح. وإن عكست، صار كل حفظ مسحا جديدا وأُعيد بناء الصفحة نفسها خمس مرات.