Unter Caching versteht man im Kontext der Backend-Entwicklung den Prozess der vorübergehenden Speicherung von Kopien von Daten, Inhalten oder Rechenergebnissen, deren Erstellung entweder rechenintensiv ist oder die von Benutzern häufig angefordert werden. Durch die Speicherung dieser Informationen in einem Speichersystem mit schnelleren Zugriffszeiten können nachfolgende Anfragen für dieselben Daten schneller bearbeitet werden, was die Latenz reduziert und die Gesamtleistung und Effizienz eines Backend-Systems verbessert.
Eine der häufigsten Anwendungen von Caching in der Backend-Entwicklung ist die Beschleunigung von Webanwendungen und APIs und dadurch die Reduzierung der Arbeitslast auf Servern und Datenbanken. Durch das Zwischenspeichern der Ergebnisse häufiger Benutzerabfragen oder -anfragen kann ein Backend-System den zeitaufwändigen Prozess des Zugriffs auf die zugrunde liegenden Datenbanken, der Generierung dynamischer Inhalte und der Durchführung komplexer Berechnungen minimieren. Dies ermöglicht eine bessere und schnellere Benutzererfahrung und kann es einem System auch ermöglichen, mehr gleichzeitige Benutzer und Anfragen zu bedienen.
Laut einer von Cloudfare durchgeführten Studie kann Caching die Leistung einer Webanwendung oder API hinsichtlich der Reaktionszeit um bis zu 60 % verbessern. Darüber hinaus kann die Skalierbarkeit eines Systems erheblich verbessert werden, da weniger Ressourcen für die Verwaltung sich wiederholender Aufgaben und Anforderungen erforderlich sind. Dies reduziert die Gesamtkosten für die Wartung und das Hosting von Anwendungen und macht Caching zu einem wesentlichen Bestandteil der Optimierung von Backend-Systemen hinsichtlich Leistung und Effizienz. Tatsächlich betont Google die Bedeutung des Cachings, indem es es in seine Best Practices für die Webleistung aufnimmt und es zu einem Schlüsselfaktor bei der Bestimmung des Suchmaschinenrankings macht.
In der Backend-Entwicklung werden verschiedene Caching-Techniken eingesetzt, die in verschiedene Ebenen eingeteilt werden können, wie zum Beispiel:
- Caching auf Datenebene: Dabei werden die aus einer Datenbank abgerufenen Daten zwischengespeichert, um die Latenz beim Abrufen der Daten für nachfolgende Anforderungen zu minimieren. Beispiele hierfür sind das Zwischenspeichern der Ergebnisse von SQL-Abfragen oder das Speichern häufig aufgerufener Daten im Speicher.
- Caching auf Anwendungsebene: Dies bezieht sich auf das Zwischenspeichern der Ergebnisse rechenintensiver Vorgänge wie der Verarbeitung oder Darstellung von Inhalten. In diesem Fall kann der zwischengespeicherte Inhalt für nachfolgende Anfragen wiederverwendet werden, wodurch das Backend weniger dieselben Berechnungen wiederholen muss.
- Verteiltes Caching: Verteilte Caching-Systeme speichern zwischengespeicherte Daten auf mehreren Knoten oder Servern, um die Skalierbarkeit und Verfügbarkeit eines Backend-Systems zu verbessern. Beispiele hierfür sind verteilte In-Memory-Caching-Systeme wie Redis oder Memcached.
- Content Delivery Networks (CDNs): CDNs speichern statische Inhalte (z. B. Bilder, Stylesheets, JavaScript-Dateien) näher an den Benutzern auf geografisch verteilten Edge-Servern, wodurch die mit dem Abrufen dieser Inhalte verbundene Latenz verringert und die Gesamtleistung einer Webanwendung verbessert wird.
Während Caching zahlreiche Vorteile bietet, bringt es auch bestimmte Herausforderungen und Komplexitäten mit sich. Eine der größten Herausforderungen ist die Verwaltung der Cache-Konsistenz und des Cache-Ablaufs. Dabei geht es darum, sicherzustellen, dass der zwischengespeicherte Inhalt auf dem neuesten Stand bleibt, und ihn zu entfernen oder zu aktualisieren, wenn sich die zugrunde liegenden Daten ändern. Eine weitere Herausforderung besteht in der effektiven Verwaltung des Cache-Speichers, da eine falsche Dimensionierung oder Organisation von Caches zu Cache-Räumungen, erhöhter Latenz oder Ressourcenverschwendung führen kann.
Die Entwickler, die AppMaster verwenden, können von den generierten Backend-Anwendungen profitieren, die Go (Golang) verwenden, um hocheffiziente serverseitige Systeme zu erstellen. In Kombination mit Caching-Techniken kann AppMaster die Leistung und Skalierbarkeit von Anwendungen über mehrere Anwendungsfälle hinweg deutlich verbessern. Der einzigartige Ansatz von AppMaster, der die Generierung umfassender Anwendungen mit echtem Quellcode und ausführbaren Binärdateien umfasst, ermöglicht eine nahtlose Integration von Caching-Mechanismen, ohne dass technische Schulden entstehen. AppMaster Plattform ermöglicht Kunden die schnelle, einfache und kostengünstige Entwicklung und Bereitstellung robuster Backend-Systeme mit nachgewiesenen Verbesserungen, was sie zur idealen Wahl sowohl für kleine Unternehmen als auch für Großkonzerne macht.
