بهینه‌سازی عملکرد برنامه‌های وب با Caching

مقدمه‌ای بر Caching در برنامه‌های وب

Caching فرآیند ذخیره‌سازی موقت داده‌ها به‌منظور کاهش بار کاری سرور و افزایش سرعت پاسخ‌دهی به درخواست‌های کاربران است. یک استراتژی caching مؤثر می‌تواند زمان بارگذاری صفحات وب را به‌طور چشم‌گیری کاهش دهد، خصوصاً در برنامه‌هایی که کاربران فراوانی دارند یا داده‌هایی تکراری و پویا دارند.

تصویری از فرآیند بهینه‌سازی عملکرد با استفاده از caching

انواع Cache مورد استفاده در برنامه‌های وب

1. Cache سمت مرورگر (Browser Cache)

مرورگر کاربران فایل‌هایی نظیر CSS، JS و تصاویر را در حافظه محلی ذخیره می‌کند تا در بارگیری مجدد صفحات، نیازی به دانلود مجدد آن‌ها نباشد.

برای استفاده از این نوع cache باید headerهایی نظیر Cache-Control، Expires و ETag را به‌درستی تنظیم کرد.

2. Cache سمت سرور

در این حالت، سرور نتایج حاصل از پردازش‌ها را ذخیره کرده و برای درخواست‌های مشابه، از همان نتایج استفاده می‌کند. این روش در APIهای پرمصرف بسیار مؤثر است.

3. CDN Cache

شبکه‌های توزیع محتوا (CDN) نظیر Cloudflare، محتوای استاتیک (مانند فایل‌های رسانه‌ای) را در نزدیک‌ترین سرور به کاربر cache می‌کنند.

مزایای استفاده از Caching

افزایش سرعت بارگذاری صفحات
کاهش مصرف منابع سرور
افزایش مقیاس‌پذیری برنامه
بهبود تجربه کاربری

ابزارها و تکنولوژی‌های رایج برای Caching

1. Redis

پایگاه‌داده‌ای درون‌حافظه‌ای مناسب برای ذخیره‌سازی key-value که عملکرد بسیار بالایی دارد.

// استفاده از Redis در ASP.NET Core
services.AddStackExchangeRedisCache(options =>
{
    options.Configuration = ❝localhost:6379❝;
    options.InstanceName = ❝SampleApp_❝;
});

2. MemoryCache در .NET

برای ذخیره‌سازی موقتی داده‌ها در حافظه RAM برنامه کاربرد دارد.

IMemoryCache _cache;
public IActionResult Index()
{
    string cachedData;
    if(!_cache.TryGetValue(❝MyKey❝, out cachedData))
    {
        cachedData = ❝مقدار جدید❝;
        var options = new MemoryCacheEntryOptions()
            .SetSlidingExpiration(TimeSpan.FromMinutes(5));
        _cache.Set(❝MyKey❝, cachedData, options);
    }
    return View(❝Index❝, cachedData);
}

3. Output Caching

در ASP.NET Core 7 به بالا ویژگی جدیدی به نام Output Caching اضافه شده که به‌راحتی خروجی کنترلر را cache می‌کند.

app.MapGet(❝/time❝, () => DateTime.Now.ToString())
   .CacheOutput();

نکات و Best Practice ها در Caching

تنظیم مناسب TTL (Time To Live) برای جلوگیری از stale شدن داده‌ها
استفاده از cache invalidation برای بروزرسانی مقادیر در cache
عدم cache کردن اطلاعات حساس یا اختصاصی کاربران
بررسی عملکرد cache با ابزارهایی مانند Postman، Redis Insight و App Performance Monitoring

نکات امنیتی در Caching

یکی از چالش‌های caching حفظ امنیت داده‌هاست، به‌ویژه در سناریوهای احراز هویت. اطلاعات session یا داده‌های طبقه‌بندی‌شده نباید به صورت عمومی cache شوند.

استفاده از دستور Vary: Cookie یا no-store در headerها به جلوگیری از leak اطلاعات کمک می‌کند.

نتیجه‌گیری

Caching یکی از کلیدی‌ترین تکنیک‌ها برای تقویت عملکرد برنامه‌های وب است. با درک درست از انواع cache، ابزارهای موجود و پیاده‌سازی صحیح آن، نه‌تنها از نظر سرعت و کارایی، بلکه از لحاظ مصرف منابع نیز بهینه‌سازی مناسبی حاصل می‌شود. اگر می‌خواهید با استفاده عملی از caching در ASP.NET Core آشنا شوید، پیشنهاد می‌کنیم دوره بهینه‌سازی عملکرد در ASP.NET Core را در Devtube.ir مشاهده کنید.

بهینه‌سازی عملکرد برنامه‌های وب با استفاده از Caching