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Cache-Aside Pattern


El Cacheo (Caching) ayuda a mejorar el rendimiento y escalabilidad de las Aplicaciones, creando una copia temporal de los datos que son accedidos más frecuentemente, sobre un almacenamiento rápido y cercano a la Aplicación. El patron Cache-Aside propone una solución al problema de refresco de la Caché, utilizando una Caché inteligente de Lectura y Escritura (Read/Write-Through Caching), de tal modo que las Aplicaciones puedan acceder directamente a la Caché, si el dato solicitado no estuviese en caché lo recuperaría de su almacenamiento original de forma transparente, y además, se permitiría modificar el contenido de la Caché, lo cual realizaría la correspondiente actualización sobre el almacenamiento original para su persistencia.

Las técnicas de Caché son una de las principales soluciones para mejorar el rendimiento de las Aplicaciones, tanto Web como de Escritorio, y por supuesto, ya no sólo en la Nube, sino también en entornos corporativos e Internet.

Introducción al Cacheo (Caching) en las Aplicaciones

El Cacheo (Caching) es una técnica utilizada habitualmente en las Aplicaciones, que ayuda a mejorar el rendimiento y escalabilidad de las mismas, consistente en crear una copia temporal de los datos que son accedidos más frecuentemente, sobre un almacenamiento rápido (ej: en Memoria) y cercano a la Aplicación, minimizando el acceso al almacenamiento original de dicha información (ej: Base de Datos) que suele ser más lento, a la vez que se ayuda a evitar la contención en el mismo.

Suelen considerarse dos tipos de Caché:

  • In-Memory Caché. Consiste en almacenar la Caché en la memoria del propio Servidor Web. Ofrece el  mayor rendimiento, pero por el contrario, no resulta muy escalable, ya que si tenemos nuestra Aplicación desplegada sobre ocho Servidores Web, tendremos ocho copias de Caché, que en determinados momentos podrían no estar sincronizadas. Además, tiene el inconveniente de que implicaría cachear la misma información tantas veces como Servidores Web estemos utilizando, lo que podría llegar a ser un desperdicio de recursos.
  • Shared Caché. Consiste en almacenar la Caché en un Servidor o Proceso dedicado, que será compartido por todos los Servidores Web en los que tengamos publicada nuestra Aplicación. No ofrece un rendimiento tan alto como en el caso de utilizar In-Memory Caché, pero por el contrario garantiza que todos los Servidores Web acceder a la misma información en Caché, se evita desperdiciar recursos, y se minimiza la contención en el almacenamiento original (ej: Base de Datos) al producirse menos accesos.

El siguiente diagrama representa un escenario de Caché Compartida (Shared Cache).

Uno de los puntos a analizar en la implementación de cualquier solución de Cacheo (Caching), es cómo realizar el refresco de la Caché, para en la medida de lo posible garantizar que se está utilizando siempre una información actual, que no sea errónea ni antigua/desfasada.

El patrón Cache-Aside

El patron Cache-Aside propone una solución al problema de refresco de la Caché, utilizando una Caché inteligente de Lectura y Escritura (Read/Write-Through Caching), de tal modo que las Aplicaciones puedan acceder directamente a la Caché, si el dato solicitado no estuviese en caché lo recuperaría de su almacenamiento original de forma transparente, y además, se permitiría modificar el contenido de la Caché, lo cual realizaría la correspondiente actualización sobre el almacenamiento original para su persistencia.

Existen soluciones comerciales de Caché que aportan este mecanismo. Si no tenemos posibilidad de utilizar una Caché de este tipo, sería responsabilidad de la Aplicación que utiliza la Caché, el mantenimiento actualizado de la misma.

En el siguiente diagrama podemos ver una representación gráfica de este Patrón de Diseño, para hacernos una mejor idea.

Hay muchos detalles a tener en cuenta, y que se podrían ajustar en función de las necesidades de cada caso concreto, como es la gestión del tiempo de vida de los datos en Caché, cómo sacar de Caché elementos antiguos cuando se está llegando al tamaño máximo de la Caché, etc.

En Microsoft Azure es posible utilizar una Instancia de Azure Redis Cache para crear una caché distribuida que puede ser compartida por múltiples Instancias de una Aplicación. Azure Redis Cache es un almacén de Clave-Valor, popular en el desarrollo de Aplicaciones Web, basado en la popular solución Redis Cache de Open Source.

Para más información, puede consultarse los siguientes enlaces:

Poco más por hoy. Como siempre, confío que la lectura sea de interés.

 


[Fecha del Artículo (UTC): 02/12/2017]
[Autor: GuilleSQL]



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