کش سرور (cache server) چیست؟ صفر تا صد مفهوم کش سرور

اطلاعات خاصی در ارتباط با کش سرور را می‌خواهید بدانید؟ آیا در خصوص کش سرور اطلاعات کمی دارید؟ این مقاله به شما کمک می‌کند که به‌خوبی در خصوص کش سرور و فواید آن اطلاعات کافی را به دست بیاورید؛ به منظور آشنایی بهتر در ارتباط با فواید کش سرور، تا پایان این مقاله همراه ما باشید.

کش سرور، یک سرور شبکه اختصاصی یا یک سرویس در یک سرور نامیده میشود که صفحات وب و فایل‌های دیگر را در حافظه پنهان نگه می‌دارد و به بارگذاری پرسرعت تر صفحه کمک میکند، در این دسته مبحث از آموزش شبکه، اشاره ای به مفهوم کش سرور و فواید آن خواهیم داشت تا بهتر و بیشتر از قبل با این سرویس آشنایی داشته باشیم…

 سرور کش چیست؟

قبل از اینکه همه چیز در مورد کش سرور را بیان کنیم بهتر است با تعریف کلّی کش سرور یا همان Cash server آشنا شویم، سرور کش که به آن موتور کش نیز گفته می‌شود، نوعی سرویس شبکه است که محتوای اینترنتی و صفحات وب را به‌صورت محلی ذخیره می‌کند، این کار با قرار دادن اطلاعاتی که قبلاً به‌صورت آنلاین درخواست شده بود در حافظه موقت به نام کش انجام می‌شود؛ کش سرور به‌صورت اختصاصی در محیط شبکه قرار می‌گیرد.

سرور کش دسترسی به اطلاعات وب را سرعت می‌بخشد؛ درعین‌حال، به کاهش تقاضای پهنای باند کمک می‌کند. کش سرور همچنین دسترسی کاربران به محتوای وب را در حالت آفلاین امکان‌پذیر می‌کند.

 توضیحات اولیه در ارتباط با کش سرور، راهکاری مناسب برای افزایش سرعت

درواقع کار اصلی یک سرور کش این است که دسترسی به اطلاعات وب را سرعت می‌بخشد و درعین‌حال تقاضا برای پهنای باند مورداستفاده یک شرکت را کاهش می‌دهد، این سرور همچنین تضمین می‌کند که کاربران می‌توانند در حالت آفلاین به محتوای وب ازجمله فایل‌های رسانه‌ای (ویدئویی و  سایر موارد… )دسترسی داشته باشند.

یک سرور کش معمولاً به‌عنوان سرور پروکسی نیز استفاده می‌شود، درواقع سرور پروکسی سروری است که درخواست‌های اینترنتی را ره‌گیری و آن‌ها را برای کاربران مدیریت می‌کند، دلیل انجام این کار حضور یک فایروال در شبکه سازمان‌ها و ادارات است. فایروال از منابع اطلاعاتی و داده‌ای سازمان‌ها و ادارات محافظت می‌کند؛

در این حالت، سرور به درخواست‌های خروجی در سازمان و یا اداره اجازه می‌دهد و تمام ترافیک ورودی را به کاربر نمایش می‌دهد، در همین فرایند یک سرور پروکسی که درواقع همان کش سرور است، امکان تطبیق پیام‌های دریافتی با درخواست‌های خروجی را فراهم می‌کند.

با انجام این کار سرور کش می‌تواند فایل‌های دریافتی را برای فراخوانی بعدی توسط کاربر کش کند، درنتیجه سرعت فراخوانی اطلاعات برای درخواست بعدی کاربر بالاتر خواهد رفت.

همه چیز در مورد کش سرور، کش به چه معناست و کار آن چیست؟

برای اینکه به‌خوبی همه موارد در مورد کش سرور را مورد بررسی قرار دهیم، لازم است تا با ساختار کش در سرورها شروع کنیم؛ در بیانی دیگر، کش فرآیند ذخیره‌سازی کپی فایل‌ها در یک سرور کش برای دسترسی سریع است، در حالت کلی در ساختار شبکه، کش به‌عنوان مکان ذخیره‌سازی موقت داده‌ها یا فایل‌ها معرفی می‌شود، این تعریف برای بخش‌های دیگر شبکه هم کاربرد دارد. عموماً اصطلاح کش سرور برای فرآیندهای اینترنتی استفاده می‌شود.

به‌عنوان‌مثال سرورهای DNS از کش کردن سوابق DNS برای دسترسی آسان‌تر، نوعی کش در ساختار خود را استفاده می‌کنند، همچنین در ساختار اینترنت ،CDN  ها از نوعی کش سرور پیشرفته‌تر برای کاهش تأخیر در ارسال و دریافت ساختارهای محتوای وب شامل جاوا اسکریپت، فایل‌های HTML و تصاویر استفاده می‌کنند. هدف اصلی تمام کش ها یک‌چیز است، فایل‌ها و اطلاعات سریع‌تر بارگذاری شده و زمان کمتری برای فراخوانی اطلاعات هدر رود.

فرآیند کش کردن در کش سرور چگونه کار می‌کند؟

برای ادامه این مبحث، بهتر است با ساختار فرایند کش کردن نیز آشنا شویم؛ به‌طورکلی، داده‌ها در یک فرایند کش، در سخت‌افزارهایی با دسترسی سریع مانند RAM (حافظه دسترسی تصادفی) ذخیره می‌شوند، همچنین می‌توان از نرم‌افزارهای خاصی استفاده کرد که فرایند کش کردن را انجام دهند، این نرم‌افزارها نیز ارتباط مستقیمی با رم سیستم دارند و با بخشی از  Ramبه‌عنوان یک سخت‌افزار سریع برای دستیابی به اطلاعات استفاده می‌کنند.

توجه: لازم به ذکر است به منظور تهیه سرور مجازی با سرعت بالا و دارای SSD های پرسرعت، میتوانید از طریق لینک روبرو: خرید سرور مجازی، موارد مورد نیاز در ارتباط با سرور مجازی را نیز مورد بررسی قرار دهید❗

هدف استفاده از کش سرور چیست؟

درواقع هدف اصلی یک کش سرور افزایش سرعت بازیابی داده‌ها با حذف نیاز به دسترسی به لایه‌های ذخیره‌سازی زیرین است که می‌تواند روند را کندتر کند؛ یعنی به‌جای اینکه داده‌ها روی سخت‌افزارهای مربوط به ذخیره‌سازی داده‌ها قرار بگیرند، روی حافظه‌های موقت با دسترسی سریع قرار می‌گیرند.

همچنین به دلیل نرخ بالای درخواست عملیات ورودی/خروجی در ثانیه (IOPS) که توسط موتورهای حافظه داخلی و RAM پشتیبانی می‌شود، حافظه پنهان با بهبود بازیابی داده‌ها، هزینه تمام شده را در مقیاس کلی کاهش می‌دهد؛ در نتیجه یک سازمان برای دستیابی به همان سرعت بازیابی با استفاده از سخت‌افزار و پایگاه داده‌های سنتی مبتنی بر دیسک، باید روی منابع اضافی سرمایه‌گذاری کند.

این کار باعث افزایش هزینه می‌شود و دستیابی به عملکرد تأخیر ارائه‌شده توسط کش در حافظه همچنان چالش‌برانگیز خواهد بود، کش را می‌توان از طریق سطوح مختلف فناوری، ازجمله در سیستم‌عامل‌ها، لایه‌های شبکه مانند CDN (شبکه‌های تحویل محتوا) و DNS، پایگاه‌های داده و برنامه‌های کاربردی وب اعمال و از آن استفاده کرد.

از کش سرور در کجا می‌توان استفاده کرد؟

حال که به‌خوبی با فرآیند کش سرور آشنا شده و همه چیز در مورد کش سرور را مورد بررسی قرار داده‌اید باید بدانید که از این قابلیت در چه محل‌هایی استفاده کنید، کش سرور می‌تواند برای کاهش تأخیر و بهبود IOPS برای اکثر برنامه‌های کاربردی خواندنی مانند پورتال‌های پرسش و پاسخ، سایت‌های اشتراک‌گذاری رسانه، سایت‌های بازی و حتی سایت‌های شبکه‌های اجتماعی استفاده شود.

درنتیجه اطلاعات ذخیره‌شده در فرایند کش سرور، می‌توانند شامل نتایج جستجوهای پایگاه داده، درخواست‌ها یا پاسخ‌های  API، محتوای وب‌سایت‌ها مانند فایل‌های تصویری،HTML  و جاوا اسکریپت و همچنین محاسبات فشرده باشند.

برای هر یک از این برنامه‌ها و فرایندها، مجموعه داده‌های بزرگ باید به‌صورت واقعی در ماشین‌های مختلف که همان کش سرور نامیده می‌شوند، قرار گیرند. این نوع سرورها صدها گره (کاربر شبکه) را به‌راحتی پوشش می‌دهند تا همه کاربران به این سرورها دسترسی داشته و امکان استفاده و جستجو در محتواهای کش شده برای همه کاربران فراهم شود.

فرآیند کش کردن اطلاعات و ذخیره‌سازی آن‌ها در سرورها به کاربران این امکان را می‌دهد تا بدون تأخیر و به‌راحتی به محتواهای ذخیره‌شده دسترسی داشته باشند.

آشنایی با انواع مختلف کش سرور در بخش‌های مختلف

حال که قرار است موارد بیشتری از کش سرور را مورد بررسی قرار دهیم؛ لازم است در خصوص بخش‌های مختلف شبکه که می‌توان در آن‌ها از فرایند کش سرور استفاده کرد نیز اطلاعات مناسبی در دست داشته باشیم:

• استفاده از کش سرور در ذخیره‌سازی پایگاه داده

وقتی صحبت از کش سرور می‌شود باید به این نکته دقت کنیم که کش درواقع فرایند ذخیره‌سازی داده‌ها است، پس قطعاً دراین‌بین به یک پایگاه داده هم نیاز است؛ نکته مهم این است که سرعت و عملکرد در پایگاه داده، یک عامل تأثیرگذار است؛ درواقع سرعت تأثیر خیلی زیادی روی عملکرد برنامه‌هایی دارد که از یک پایگاه داده استفاده می‌کنند.

فرقی ندارد که برنامه روی یک شبکه محلی اجرا شود یا روی اینترنت، استفاده از کش سرور باعث می‌شود که سرعت دستیابی به اطلاعات در پایگاه داده خیلی بیشتر از قبل باشد؛ کش سرور در پایگاه داده این امکان را برای کاربر فراهم می‌کند که با کاهش تأخیر در بازیابی داده‌ها در هنگام استفاده از پایگاه داده، توان عملیاتی را افزایش دهد.

همین امر منجر به بهبود عملکرد برنامه‌ها می‌شود؛ در این مورد، کش به‌عنوان یک‌لایه مجاور برای دسترسی به داده‌ها به پایگاه داده عمل می‌کند که برنامه‌های کاربر می‌توانند از آن برای بهبود عملکرد استفاده کنند، کاربر می‌تواند کش پایگاه داده را در هر نوع پایگاه داده، ازجمله NoSQL و پایگاه‌های داده رابطه‌ای اعمال کند.

• کش عمومی

برای مواردی که نیازی به پشتیبانی از داده‌های تراکنشی ندارند، استفاده از ذخیره‌سازی داده‌های کلیدی به‌عنوان یک پایگاه داده مستقل، یک راه مؤثر برای ساخت برنامه‌های کاربردی با کارایی بالا است، درواقع در این فرایند اطلاعات به‌جای اینکه در حافظه‌های کندتر مانند دیسک‌ها ذخیره شوند در حافظه‌های سریع‌تر مانند رم ها قرار می‌گیرند.

به غیر از سرعت بهبودیافته در برنامه‌ها، توان عملیاتی نیز بهبود پیدا می‌کند و این کار با هزینه پایین‌تری انجام می‌شود، کش عمومی را می‌توان برای داده‌های قابل ارجاع مانند فهرست بندی دسته‌ها، گروه‌بندی محصول و اطلاعات نمایه استفاده کرد.

• ذخیره‌سازی CDN

وقتی صحبت از اطلاعات بیشتری از کش سرور به میان آید باید حتماً اشاره‌ای به اینترنت شود؛ دقیقاً یکی از مهم‌ترین بخش‌هایی که از کش سرور استفاده می‌کند و تأثیر آن را می‌توان به‌وضوح در سمت کاربر مشاهده کرد.

یکی از مهم‌ترین بخش‌ها در اینترنت که از کش سرور استفاده می‌کنند CDN ها هستند.

شبکه تحویل محتوا یا CDN شبکه‌ای است که محتوای وب مانند ویدیوها، تصاویر یا صفحات وب را در سرورهای مخصوصی که در نزدیک‌ترین فاصله به کاربر هستند ذخیره می‌کند، هدف این است که فاصله کاربر تا سرور را کاهش داد.

به دلیل نزدیکی سرور CDN به کاربر درخواست‌کننده، یک شبکه تحویل محتوا بین کاربر و سرور CDN ایجاد می‌شود، در این صورت محتوای درخواستی سریع‌تر به کاربر تحویل داده می‌شود.

برای درک آسان‌تر، می‌توانید CDN ها را به‌عنوان فروشگاه‌های زنجیره‌ای در نظر بگیرید؛ به‌جای اینکه به فروشگاه اصلی که در شهری دیگر است مراجعه کنید به نزدیک‌ترین شعبه فروشگاه در محل زندگی خود مراجعه کرده و همان کالاها را با همان قیمت خریداری و دریافت می‌کنید؛ به‌این‌ترتیب، CDN  اطلاعات صفحه وب را در حافظه پنهان ذخیره می‌کند تا امکان بارگذاری آسان‌تر و سریع‌تر صفحات وب را فراهم کند.

نکته: به منظور مطالعه مقاله های مرتبط در زمینه کش سرور، میتوانید مقاله ای تحت عنوان: کش سرور Redis چیست؟ از آسام سرور را نیز مورد بررسی قرار دهید❗

چگونه یک کش سرور را راه‌اندازی کنیم؟

حال که همه چیز در مورد کش سرور را مورد بررسی قرار داده‌ایم در خصوص نحوه راه‌اندازی کش سرور نیز باید اطلاعاتی لازم را کسب کنیم؛ برای راه‌اندازی کش سرور باید به ساختار شبکه و اطلاعاتی که می‌خواهیم ذخیره کنیم داشته باشیم.

در شبکه‌های و سخت‌افزارهای مختلف راه‌های زیادی برای راه‌اندازی و اجرای کش سرور وجود دارد، به‌عنوان‌مثال در سرورهای مجازی می‌توانید از Varnish Cache استفاده کنید.

به‌طورکلی راه‌اندازی کش سرور در هر شبکه و سخت‌افزار ظرایف و ویژگی خاص خود را دارد؛ شما می‌توانید در ویندوز سرور به‌راحتی کش سرور را راه‌اندازی کنید، در سیسکو و میکروتیک این فرایندها کمی پیچیده‌تر است، در نرم‌افزارهایی مانند پایگاه‌های داده در شبکه‌ها نیز، می‌توان از کش سرور استفاده کرد.

فرایند راه‌اندازی کش سرور و ایجاد یک CDN در بستر اینترنت نیازمند بخش‌های نرم‌افزاری و سخت‌افزاری خاصی میباشد.

نتیجه‌ گیری

در این مقاله سعی شده تا همه چیز در مورد کش سرور و فواید آن معرفی و بررسی شود،  قطعاً بحث کش سرور دارای لایه‌های تخصصی بوده و جزئیات بیشتری دارد که هرکدام نیازمند یک مقاله تخصصی میباشد؛ استفاده از کش سرور در دنیای اینترنت و شبکه‌های امروزی امری مهم و کاربردی است که در سازمان‌ها و ادارات باعث کاهش هزینه‌های جانبی و افزایش سرعت در شبکه می‌شود.

به نکته اصلی که در ای میان می‌توان اشاره کرد؛ با راه‌اندازی کش سرور در شبکه‌های ویندوز، یک بار آپدیت ویندوزها روی سرور انجام شده و سپس هر سیستم در ساعات غیر کاری، به سرور متصل شده و بسته‌های بروز رسانی را بر اساس نوع سیستم‌عامل خود دریافت می‌کند؛ درنتیجه نیازی نیست همه سیستم‌ها به اینترنت متصل شده و ترافیک اینترنت سازمان‌ها و ادارات برای بروز رسانی ویندوزها به هدر رود، این فرایند برای برنامه‌هایی که دارای بروز رسانی هستند نیز می‌تواند انجام شود.

برخی از مهم‌ترین این برنامه‌ها شامل آنتی‌ویروس‌های تحت شبکه، نرم‌افزارهای کاربردی مانند آفیس‌ها، پایگاه‌های داده، نرم‌افزارهای مهندسی مثل اتوکد و غیره هستند.