Memcached пен Redis: TTFB үшін Жады Кэштеу Өнімділігін Салыстыру

---

Есте сақтау кэші веб-қосымшалардың жұмысын жеделдетуде маңызды рөл атқарады, себебі ол жиі қолданылатын деректерді жылдам және оңай қолжетімді есте сақтау орындарында сақтайды. Бұл тәсіл баяу жұмыс істейтін артқы жүйелерге немесе дерекқорларға қайта-қайта сұрау салудың қажеттілігін айтарлықтай азайтады, нәтижесінде пайдаланушы тәжірибесі тегіс әрі жылдам болады. Веб өнімділігін бағалауда қолданылатын маңызды көрсеткіштердің бірі ретінде Бірінші байтқа дейінгі уақыт (TTFB) ерекшеленеді, ол пайдаланушының веб-серверден алғашқы жауап алуына дейінгі кешігуді өлшейді.

TTFB өнімділігі веб-қосымшаның деректерді алу және өңдеу тиімділігіне тікелей байланысты. Есте сақтау кэшін пайдалану арқылы әзірлеушілер артқы өңдеу уақытын айтарлықтай қысқартып, мазмұнды пайдаланушыларға жылдамырақ жеткізе алады. Бұл кэштің TTFB-ға әсері беттің жүктелу жылдамдығын бәсекеге қабілетті деңгейде ұстау және жалпы сайттың жауап беру қабілетін жақсарту үшін маңызды.

TTFB-ны оңтайландыру және веб-қосымша кэшін жетілдіру үшін кеңінен қолданылатын ең танымал екі жады ішіндегі кэш шешімдері – Memcached және Redis. Екеуі де кэштелген деректерді сақтау және қызмет көрсету үшін қуатты мүмкіндіктер ұсынады, бірақ олардың негізіндегі құрылымдар мен функциялар әртүрлі өнімділік қажеттіліктері мен қолдану жағдайларына бағытталған. Бұл технологиялардың ерекшеліктерін түсіну әзірлеушілерге минималды кешігумен және максималды өткізу қабілетімен қосымшаларын оңтайландыруға мүмкіндік береді.

Есте сақтау кэші деректерге сұраныстарды ұстап алып, оларды баяу жұмыс істейтін диск негізіндегі сақтау немесе күрделі дерекқор сұрауларына сүйенбей, жедел жадыдан жылдам жеткізетін алдыңғы буфер ретінде қызмет етеді. Бұл механизм сервер жүктемесін азайтып, деректердің жеткізілу жылдамдығын айтарлықтай арттырады, бұл тікелей TTFB көрсеткішіне әсер етеді. Кэш тиімді енгізілген кезде, веб-қосымша қайталанатын сұраныстарға дерлік дереу жауап бере алады, бұл пайдаланушыларға үздіксіз тәжірибе ұсынады.

Веб-қосымша кэшінде мақсат – кэштің соғу жиілігі мен деректердің жаңалығы арасында оңтайлы тепе-теңдікті табу. Кэш соғу жиілігі жоғары болған сайын, артқы жүйеге жасалатын сұраныстар саны азаяды, бұл TTFB-ны төмендетеді. Memcached пен Redis екеуі де осы мақсаттарға жету үшін сенімді шешімдер ұсынады, бірақ олардың архитектурасы мен функциялары кэш өнімділігіне әсер етеді.

Memcached – қарапайымдылығы мен тиімділігімен танымал таралған жады кэш жүйесі. Ол үлкен көлемдегі кішкентай деректер объектілерін минималды шығынмен өңдей алатын жоғары өнімді кілт-бағалы сақтау орны ретінде жұмыс істеуге бағытталған. Redis болса, дәстүрлі кэштен тыс кең ауқымды күрделі деректер құрылымдарын және тұрақтылық пен көшіру сияқты қосымша функцияларды қолдайды. Бұл икемділік TTFB-ға әсерін бағалау кезінде әртүрлі факторларды ескеруді талап етеді.

Қорытындылай келе, есте сақтау кэші мен TTFB өнімділігінің өзара әрекеті веб-қосымшаларды оңтайландырудың негізі болып табылады. Memcached пен Redis сияқты тиімді кэш шешімдерін пайдалану артқы өңдеу уақытын және дерекқор жүктемесін айтарлықтай азайтып, веб-беттердің пайдаланушыларға жылдам жүктелуін қамтамасыз етеді. Келесі бөлімдерде негізгі архитектуралық айырмашылықтар, нақты әлемдік тестілеулер, жетілдірілген функциялар және TTFB мен өнімділік талаптарына сәйкес ең тиімді кэш шешімін таңдау бойынша үздік тәжірибелер тереңірек қарастырылады.

Memcached пен Redis арасындағы өнімділікке әсер ететін негізгі архитектуралық айырмашылықтар

Memcached пен Redis-тің негізгі архитектураларын түсіну олардың кэштеу өнімділігіне қалай әсер ететінін және ақырында TTFB-ға қалай ықпал ететінін түсінуге маңызды. Олардың әртүрлі дизайндары жадыны басқару стратегияларын, деректерге қол жеткізу жылдамдығын және жалпы кэштеу тиімділігін қалыптастырады.

Memcached архитектурасы: қарапайымдылық және көп ағынды шикі жылдамдық үшін

Memcached — бұл жадыда кішкентай деректер бөліктерін, мысалы, жолдар немесе объектілер сияқты, кэштеу үшін арнайы құрылған қарапайым кілт-бағалы сақтау орны. Ол көп ағынды дизайнмен жұмыс істейді, бұл CPU ядролары арасында бірнеше сұранысты бір уақытта өңдеуге мүмкіндік береді, бұл жоғары жүктеме кезінде өткізу қабілетін арттырады. Memcached барлық деректерді тек жадта сақтайды, дискке ешқандай тұрақтылықсыз, бұл операцияларды өте жылдам етеді, бірақ сервер қайта іске қосылғанда кэштелген деректер жоғалады.

Memcached архитектурасының қарапайымдылығы жадыны басқару үшін slab allocator қолданатынын білдіреді, ол жадыны бөлшектерге бөледі және фрагментацияны азайтады. Оның шығару саясаты Least Recently Used (LRU) алгоритміне негізделген, кэш толған кезде ең ескі пайдаланылмаған элементтерді автоматты түрде жояды. Бұл қарапайым тәсіл қарапайым кілт-бағалы жұптарды жоғары жылдамдықпен сақтау және алу үшін оңтайландырылған, сондықтан Memcached TTFB-ны жақсартуда шикі кэш жылдамдығы маңызды жағдайларда танымал таңдау болып табылады.

Redis архитектурасы: тұрақтылық пен бір ағынды оқиға циклі бар бай деректер құрылымдары

Оған қарағанда, Redis жолдар, хэштер, тізімдер, жиындар, сұрыпталған жиындар, битмаптар және гиперлоглогтар сияқты кең ауқымды күрделі деректер құрылымдарына негізделген күрделірек архитектура ұсынады. Бұл Redis-ке қарапайым кэштен тыс күрделі деректерді өңдеуге мүмкіндік береді және кэш қабатында тікелей күрделі манипуляцияларды қолдайды.

Redis командаларды өңдеу үшін бір ағынды оқиға циклін пайдаланады, бұл бір уақытта жұмыс істеуді жеңілдетеді және болжамды кешігуге әкелуі мүмкін. Бір ағынды болуына қарамастан, Redis жылдам I/O мультиплекстеу және тиімді деректерді өңдеу арқылы жоғары өнімділікке қол жеткізеді. Сонымен қатар, Redis кэштелген деректерді дискке сақтау үшін міндетті емес тұрақтылық механизмдерін (RDB суреттері, AOF журналдары) қолдайды, бұл ақауға төзімділікті арттырады, бірақ кейбір жағдайларда TTFB-ға қосымша жүктеме әкелуі мүмкін.

Redis-тің жадыны басқаруы өте икемді, шығару саясаттарына LRU, LFU (ең аз қолданылған) және шығарусыз режимдер кіреді, бұл қолданба қажеттіліктеріне сәйкес дәл баптауға мүмкіндік береді. Redis сонымен қатар өзінің жылдамдық пен ықшамдылыққа оңтайландырылған сериализация форматтарын қолданады, бұл деректерді сериализациялау мен десериализациялау құнын Memcached-тің қарапайым тәсілімен салыстырғанда азайтады.

Архитектураның кэштеу жылдамдығы мен тиімділігіне әсері

Бұл архитектуралық айырмашылықтар TTFB-ға әсер ететін нақты кэштеу өнімділік факторларына айналады:

• Көп ағындылық: Memcached-тің көп ағынды болуы ауыр бір уақытта сұраныстар кезінде жақсы өткізу қабілетін ұсына алады, бұл көптеген бір уақытта келетін сұраныстарды өңдегенде TTFB-ны төмендетуге көмектеседі.
• Деректердің күрделілігі: Redis-тің күрделі деректер түрлерін қолдауы бай деректер жиындарын кэштеуге мүмкіндік береді және артқы жүйеде өңдеуді азайтады, бұл операциялық шығын сәл жоғары болғанымен TTFB-ны жақсарта алады.
• Тұрақтылық пен беріктік: Redis-тің тұрақтылық опциялары деректердің беріктігін қамтамасыз етеді, бірақ кейде кешігулерді тудыруы мүмкін, ал Memcached-тің тек жадта жұмыс істеуі тұрақты төмен кешігуге кепілдік береді, бірақ кэш мазмұны тұрақсыз болады.
• Жадыны басқару: Memcached-тің slab allocator қарапайым деректер үшін фрагментацияны азайтады, ал Redis-тің шығару саясаттары кэш соғу жиілігін азайту және соққылардың санын арттыру үшін дәл баптауға мүмкіндік береді, бұл TTFB-ға оң әсер етеді.

Қорытындылай келе, Memcached архитектурасы қарапайым, көп ағынды дизайнмен шикі кэш жылдамдығын басымдыққа қояды, бұл қарапайым және жоғары өткізу қабілетті қолданбаларға өте қолайлы. Ал Redis архитектурасы өнімділік пен кең мүмкіндіктерді теңестіретін, икемді әрі функцияларға бай кэштеу платформасын ұсынады, бұл жұмыс жүктемесі мен конфигурацияға байланысты кэштеу тиімділігін арттыруы немесе сәл төмендетуі мүмкін.

Екі архитектураның да кэштеу өнімділігі мен жадыны басқаруға әсер ететін өзіндік артықшылықтары бар, сондықтан веб-қосымшаларда TTFB-ны оңтайландыру мақсатында осы факторларды мұқият бағ

Memcached пен Redis-тің бенчмарк нәтижелері: нақты әлемдегі TTFB өнімділігін салыстыру

Нақты жағдайларда Memcached пен Redis-ті бенчмарк арқылы тексеру олардың TTFB мен кэштеу кешігулеріне веб-қосымшаларда қалай әсер ететінін түсінуде маңызды. Әртүрлі жұмыс жүктемелері бойынша жауап беру уақыттары мен ресурстарды пайдалану көрсеткіштерін өлшеу арқылы әзірлеушілер веб өнімділігін барынша арттыру үшін негізделген шешімдер қабылдай алады.

Кэштеу жүйелерімен TTFB-ны өлшеу үшін бенчмарк әдістемелері

Memcached пен Redis-ті дәл салыстыру үшін бенчмарктер әдетте TTFB мәндерін өлшеуге бағытталады, мысалы, веб-қосымшаның кэштеу сценарийлерін — сессия сақтау, бет кэштеу және жиі сұралатын деректерді алу сияқты жағдайларды имитациялау арқылы. Жалпы қолданылатын әдістерге мыналар кіреді:

• Ұқсас аппараттық немесе бұлттық ортада Memcached пен Redis-пен бірдей кэштеу конфигурацияларын орналастыру.
• Нақты әлемдегі трафик үлгілерін қайталау үшін жүктеме тестілеу құралдарын пайдаланып бір уақытта сұраныстарды жасау.
• Деректер көлемін және кэш соғу көрсеткіштерін өзгертіп, олардың кешігуге қалай әсер ететінін бақылау.
• Орташа TTFB, өткізу қабілеті (секундтағы сұраныстар саны) және CPU/жад пайдалану сияқты метрикаларды жинау.

Бұл тәсілдер әр кэштеу жүйесінің әртүрлі жағдайларда қалай жұмыс істейтінін жан-жақты түсінуге мүмкіндік береді, нақты ортадағы TTFB-ға кэштеудің әсерін көрсетеді.

Қалыпты веб сценарийлеріндегі кешігу мен өткізу қабілетінің айырмашылықтары

Бенчмарктер көрсеткендей, Memcached қарапайым кілт-бағалы операциялар үшін орташа кешігуі төмен болып келеді, бұл оның көп ағынды архитектурасы мен минималды деректерді өңдеу шығындарына байланысты. Мысалы, сессия кэштеу кезінде, мұнда кішігірім жолдар немесе токендер жиі алынады, Memcached миллисекундтан аз жауап беру уақытын қамтамасыз етіп, TTFB-ны айтарлықтай төмендетеді.

Redis, бір ағынды оқиға цикліне байланысты әр операцияда сәл баяу болса да, күрделі деректерге қол жеткізу үлгілерін қажет ететін сценарийлерде үздік нәтиже көрсетеді. Оның хэштерді, тізімдерді және жиындарды тікелей өңдеу мүмкіндігі артқы жүйеге шақыруларды азайтып, деректерді түрлендіруді қысқартады, бұл оның шикі кешігу кемшілігін өтейді. Үлкен және құрылымдалған деректер блогын кэштеу кезінде Redis-тің бай деректер түрлері мен пайплайнинг мүмкіндіктері жоғары жүктемеде жалпы өткізу қабілетін жақсартып, TTFB-ның тұрақтылығын қамтамасыз етеді.

Деректер көлемі, кэш соғу көрсеткіштері және желі шығындарының әсері

Деректер көлемі кэштеу кешігуінде маңызды рөл атқарады. Кішігірім жүктемелер Memcached-тің қарапайым жад моделінің артықшылығын пайдаланып, жылдам алу мен төмен TTFB-ны қамтамасыз етеді. Ал үлкен немесе күрделі деректер жиындары Redis-тің тиімді сериализациясы мен деректерді қысу мүмкіндіктерін пайдалана отырып, үлкен көлемдегі деректердің кешігуін азайтады.

Кэш соғу көрсеткіштері TTFB-ға тікелей әсер етеді, өйткені жоғары соғу көрсеткіші қымбат артқы жүйе сұрауларын азайтады. Memcached пен Redis екеуі де тиісті шығару саясаттарымен жоғары соғу көрсеткішін ұстап тұрады, бірақ Redis-тің жетілдірілген жадыны басқару жүйесі уақыт өте келе кэшті тиімді пайдалануға мүмкіндік беріп, өзгермелі жүктемелерде де төмен TTFB-ны сақтайды.

Желі шығындары да маңызды фактор. Memcached-тің көп ағынды дизайны бірнеше желі сұраныстарын параллель өңдеуге мүмкіндік беріп, кезекке тұру кешігуін азайтады. Redis бір ағынды моделіне сүйенсе де, жылдам оқиға мультиплекстеу арқылы жұмыс істейді, бірақ өте жоғары бір уақытта сұраныстарда аздап тартыс болуы мүмкін. Дегенмен, Redis-тің пайплайнинг пен кластерлеуді қолдауы желі кешігуін жеңілдетіп, бәсекеге қабілетті TTFB мәндерін сақтайды.

TTFB және ресурстарды пайдалану бойынша салыстырмалы деректер

Эмпирикалық бенчмарк нәтижелері әдетте келесі үрдістерді көрсетеді:

Метрика	Memcached	Redis
Орташа TTFB (мс)	0.5 – 1.2	0.7 – 1.5
Өткізу қабілеті (сұраныс/сек)	Қарапайым жүктемеде жоғары	Күрделі операцияларда жоғары
CPU пайдалану	Тиімді көп ағынды	Тұрақты бір ағынды
Жад шығыны	Төмен, slab allocator	Орташа, баптауға болады
Кэш соғу көрсеткіші	Қарапайым деректер үшін жоғары	Күрделі деректер үшін жоғары

Орташа TTFB мәндеріндегі аздап айырмашылық Redis-тің әртүрлі кэштеу үлгілерін тиімді өңдеу қабілетімен өтеледі, бұл артқы жүйеге жүктемені тиімді азайтады. Дегенмен, қарапайым кілт-бағалы деректер

Redis пен Memcached-тің кешігу тиімділігі мен TTFB-ға әсер ететін жетілдірілген мүмкіндіктері

Шикі жылдамдықтан бөлек, Redis пен Memcached-тің жетілдірілген мүмкіндіктері кешігу тиімділігі мен TTFB оңтайландыру стратегияларын айтарлықтай қалыптастырады, әсіресе күрделі немесе үлкен көлемді веб-қосымшаларда.

Redis-тің жетілдірілген мүмкіндіктері: тұрақтылық, репликация және скрипттеу

Redis-тің басты ерекшеліктері мыналарды қамтиды:

• Деректердің тұрақтылығы: Redis кэштелген деректерді қайта жүктеу кезінде сақтап қалу үшін дискіге моменттік суреттерді (RDB) немесе тек қосылатын файлдарды (AOF) жаза алады. Тұрақтылық жазу кешігуін арттырса да, ол ақаулардан кейін жылдам қалпына келуге және суық кэштен TTFB-ның күрт өсуін азайтуға мүмкіндік береді.
• Репликация және кластерлеу: Redis мастер-слейв репликациясын және автоматты шардтауды қолдайды, бұл көлденең масштабтауға және жүктемені теңестіруге мүмкіндік береді. Бұл кэш оқуларын қолданба серверлеріне жақындатып, кешігу уақытын азайтады.
• Lua скрипттері: Redis сервер жағындағы Lua скрипттерін атомарлы түрде орындауға мүмкіндік береді, бұл желідегі айналымдарды және артқы жүйенің өңдеуін азайтып, TTFB-ны төмендетеді.
• Күрделі деректер түрлері: Redis тек жолдарды ғана емес, тізімдер, жиындар, сұрыпталған жиындар және хэштерді де кэштеуге мүмкіндік береді, бұл артқы жүйеге сұраулар санын азайтып, жалпы жауап беру уақытын қысқартады.

Бұл мүмкіндіктер Redis пайдаланушыларына күрделі жүктемелер кезінде кешігу тиімділігі мен TTFB-ны айтарлықтай жақсартатын кешіту стратегияларын жүзеге асыруға мүмкіндік береді.

Memcached-тің артықшылықтары: қарапайымдылық, көп ағындылық және оңай орналастыру

Memcached-тің негізгі артықшылықтары:

• Қарапайымдылық: Тек жылдам кілт-бағалы кэштеуге бағытталған минималистік дизайн шығындарды және күрделілікті азайтып, кешігу уақытын алдын ала болжауға және төмен ұстауға мүмкіндік береді.
• Көп ағындылық: Бірнеше CPU ядросын пайдалана отырып, Memcached көптеген бір уақытта келетін сұраныстарды тиімді өңдейді, бұл көп ағынды жүктемелер кезінде төмен TTFB қамтамасыз етеді.
• Оңай орналастыру: Memcached-тің қарапайым баптауы мен төмен конфигурация талаптары оны бар жүйелерге тез интеграциялауға және TTFB-ны жылдам жақсартуға мүмкіндік береді.

Бұл жеңіл дизайн қарапайым кэштеу қажеттіліктері үшін жауап беру уақытын жылдамдатып, жылдамдық маңызды болған жағдайларда Memcached-ті тамаша таңдау етеді.

Мүмкіндіктердің TTFB-ға әсері: қолдану жағдайлары

Redis-тің жетілдірілген мүмкіндіктері қолданылуына байланысты TTFB-ға оң және теріс әсер етуі мүмкін:

• Оң әсері: Сервер жағындағы скрипттеу желідегі айналымдарды азайтады; репликация жүктемені таратады; күрделі деректер түрлері артқы жүйеге сұрауларды қысқартады.
• Теріс әсері: Тұрақтылық пен бір ағынды өңдеу дұрыс бапталмаса, кешігу уақыттарының өсуіне әкелуі мүмкін.

Керісінше, Memcached-тің жеңіл архитектурасы TTFB-ны тұрақты төмен деңгейде ұстайды, бірақ күрделі жағдайларда артқы жүйеге жүктемені азайтатын мүмкіндіктердің жоқтығынан TTFB жанама түрде ұлғаюы мүмкін.

Осы екі жүйенің арасындағы таңдау қолданбаның қажеттіліктеріне байланысты: Redis функцияларға бай және деректерге көп талап қойылатын ортада үздік болса, Memcached өте төмен кешігу мен қарапайым кэштеу үшін тиімді.

Қорытындылай келе, осы жетілдірілген мүмкіндіктердің өзара әрекетін түсіну нақты веб-қосымша талаптарына сай кешігу тиімділігі мен TTFB оңтайландыру стратегияларын құруға негіз болады.