Меню
ГлавнаяWord

Что такое кэшированные данные и кэширование? Что такое «Кэшированные данные» в телефонах и смартфонах Андроид

Каждый человек, часто пользующийся различными гаджетами так или иначе встречался с понятиями «Кэш» и «Кэширование данных». Может быть он слышал об этих понятиях, может он даже знает, что они означают, но, даже если он слышит о них впервые, он всё равно уже имел опыт использования кэшированных данных, но не знает этого.

В этой статье мы подробно разберёмся в что такое кэшированные данные. Какое применение они нашли в смартфонах, каким целям служат и как с ними взаимодействовать. Можно ли удалять кэш и как это делать. Зачем это нужно делать и что будет если их не удалять.

Так что же такое кэш?

Кэшированные данные или кэш - это промежуточный буфер с быстрым доступом, в котором содержится информация, которая в любой момент может быть запрошена. Иными словами, кэш - это данные, которые сохраняются устройством в физической памяти с возможностью дальнейшего быстрого доступа.

Для того, чтобы понять это, рассмотрим кэширование на конкретном примере. Допустим, вы являетесь пользователем какой-либо социальной сети, зайдя в свою ленту новостей, вы увидели там новую красивую картинку с изображением горного пейзажа, но эта картинка очень долго не могла загрузиться.

Когда она наконец загрузилась, и вы налюбовались ей, то вы закрыли социальную сеть на своём смартфоне и ушли на некоторое время. Спустя час, вы снова открыли социальную сеть и в ленте новостей снова увидели эту же самую картинку. В этот раз картинка загрузилась гораздо быстрее.

Ускорение загрузки картинки во второй раз как раз и обусловлено кэшированием данных. Дело в том, что при первой загрузке картинка загружалась из интернета, что и потребовало время, но после того, как картинка загрузилась, устройство оставило о ней некоторые данные в виде кэша.

Эти данные и были использованы при второй загрузки. Что и привело к её ускорению. Этот пример кэширования данных очень часто встречается на практике, но обычно его не замечают.

Для чего используется кэширование данных

Как стало понятно из приведённого выше примера, кэширование данных приводит к увеличению скорости загрузки уже просмотренных страниц. Однако социальные сети в смартфоне далеко не единственный пример кэширования данных.

Кэш есть у каждого приложения, он также способствует его ускоренной загрузке.

Проблемы кэширования данных

Помимо неоспоримых плюсов у кэширования данных есть также и минусы. Главным минусом является то, что кэш занимает в памяти устройства. Эта проблема наиболее актуальна для смартфонов, не обладающих большими запасами памяти. Пользователь устройства может и не заметить, как у него закончится память.

Для смартфонов с большим запасом памяти кэширование данных может привести к тому, что приложения будут тормозить. Для решения этой проблемы можно очистить кэш приложения.

Как осуществляется удаление кэша приложения

Существует два метода, позволяющие избавиться от кэшированных данных приложения.

  1. Ручной метод.
  2. Автоматический метод.

Чтобы воспользоваться ручным методом, нужно зайти в настройки приложения, кэш которого хотите удалить, и путём нехитрых манипуляций очистить его кэш, однако у этого метода есть существенный недостаток, который заключён в том, что могут остаться другие кэшированные данные в другом месте.

Самый универсальный метод - это автоматический метод для того, чтобы им воспользоваться нужно скачать специализированное приложение, которых полно в интернете. Приложение само найдёт все источники кэшированных данных и удалит их. Этот метод не обладает существенными минусами, кроме того, что придётся устанавливать новое приложение.

К чему может привести удаление кэша

Удаление кэшированных данных не приведёт ни к каким страшным последствиям, оно лишь освободит место в памяти устройства.

Единственным отрицательным последствием является то, что скорость загрузки приложений может снизиться, но это продлится не долго, до того момента, когда создастся новый кэш.

Подведение итогов

Из всего сказанного выше становится ясно, что кэш или кэшированные данные - это данные, которые ваше устройство сохранило в своей памяти , чтобы увеличить скорость загрузки приложений.

Однако, память устройства не безгранична, и нужно следить за тем, чтобы кэшированные данные не занимали слишком много места. Для того, чтобы этого не случалось надо регулярно проводить чистку памяти устройства от мусора, что положительно сказывается на его стабильности и работоспособности.

Удаление кэшированных данных не способно каким-либо образом навредить системе, разве что замедлить загрузку приложений до создания новых кэшированных данных. В целом удаление кэша является полезной процедурой, которую нужно периодически проводить, чтобы поддерживать стабильность работы устройства.

Удаление кэша приложения может помочь в решении проблемы, связанной с работой этого приложения.

Кэширование используется для ускорения доступа к оперативной памяти, диску и другим видам запоминающих устройств. Кэширование представляет собой накопление данных в доступном хранилище, с целью их быстрого извлечения по мере надобности.

В качестве кэша используются разные устройства: для уменьшения среднего времени доступа к оперативной памяти – быстродействующая статическая память; для ускорения доступа к данным на диске – буферы в оперативной памяти. Виртуальная память также является одним из вариантов реализации принципа кэширования данных. В этом случае оперативная память выступает в роли кэша по отношению к внешней памяти (диску), и кэширование используется для частичной замены оперативной памяти диском за счет перемещения временно неиспользуемого кода и данных на диск с целью освобождения места для активных процессов. Содержимое стандартной кэш-памяти представляет собой совокупность записей о загруженных в нее элементах данных из основной памяти (рис.5.26.). Каждая запись об элементе данных включает:

Значение элемента данных;

Адрес элемента данных в основной памяти;

Дополнительную информацию, используемую для реализации алгоритма замещения данных в кэше (признак модификации и признак действительности данных).


При каждом обращении к основной памяти по физическому адресу просматривается содержимое кэш-памяти с целью определения требуемых данных. Поиск в кэш-память осуществляется по содержимому – по взятому из запроса значению поля адреса в оперативной памяти. Если данные обнаруживаются в кэш-памяти, произошло кэш-попадание (cache-hit ), то они считываются и результат передается источнику запроса. Если нужные данные отсутствуют, произошел кэш-промах (cache-miss ), то они считываются из основной памяти, передаются источнику запроса и одновременно с этим копируются в кэш-память.

Эффективность кэширования и среднее время доступа к данным в системе зависят от вероятности попадания в кэш. Поэтому использование кэш-памяти эффективно только при высокой вероятности кэш-попадания. Вероятность обнаружения данных в кэше зависит от следующих факторов: от объемов кэша и кэшируемой памяти, от алгоритма замещения данных в кэше, от особенностей выполняемой программы и времени ее работы, от уровня мультипрограммирования и других особенностей вычислительного процесса. В большинстве реализаций кэш-памяти процент кэш-попаданий выше 90%, это объясняется наличием у данных объективных свойств: пространственной и временной локальности.

Временная локальность характеризуется признаком: если произошло обращение по некоторому адресу, то следующее обращение по тому же адресу с большой вероятностью произойдет в ближайшее время. Пространственная локальность характеризуется признаком: если произошло обращение по некоторому адресу, то с высокой степенью вероятности в ближайшее время произойдет обращение к соседним адресам.



В начале работы системы каждый запрос к основной памяти выполняет последовательно следующие действия: просмотр кэша, фиксацию промаха, чтение данных из основной памяти, передачу результата источнику запроса и копирование данных в кэш. Используя свойство временной локальности данные, считанные из основной памяти, размещаются в кэш-памяти, предполагая, что скоро понадобятся. По мере заполнения кэша, возрастает вероятность обращения к уже использованным данным, которые содержатся в кэше и могут быть считаны.

При выполнении программы высока вероятность выбора команд из памяти последовательно из соседних ячеек, поэтому в кэш-память загружается не одна запрошенная команда, а целый фрагмент программы, то есть используется свойство пространственной локальности. Аналогично если программа ведет обработку некоторого массива данных, то ее работа значительно ускорится путем загрузки в кэш части или всего массив данных. При этом учитывается высокая вероятность того, что значительное число обращений к памяти будет выполняться к адресам массива данных.

В процессе работы содержимое кэш-памяти постоянно обновляется, так как периодически происходит вытеснение данных. Вытеснение означает объявление свободной определенной области кэш-памяти. Если вытесняемые данные не были изменены, производится сброс бита действительности. Если вытесняемые данные за время нахождения в кэше были изменены (модифицированы) дополнительно производится копирование данных в основную память. Алгоритм замены данных в кэш-памяти существенно влияет на ее эффективность, поэтому он должен быть максимально быстрым и обеспечивать максимально возможную вероятность кэш-попаданий.

Наличие в памяти двух копий данных (в оперативной памяти и в кэше) порождает проблему согласования данных. Если происходит запись в основную память по некоторому адресу, а содержимое этой ячейки находится в кэше, то в результате соответствующая запись в кэше становится недостоверной. Существует два подхода к решению этой проблемы:

1.Сквозная запись (write through ). При каждом запросе к основной памяти и при записи в нее просматривается кэш. Если данные по запрашиваемому адресу отсутствуют, то запись выполняется только в основную память. Если же данные, к которым выполняется обращение, находятся в кэше, то запись выполняется одновременно в кэш и основную память.

2.Обратная запись (write back ). При возникновении запроса к памяти выполняется просмотр кэша. Если запрашиваемых данных отсутствуют, то запись выполняется только в основную память. В ином случае запись производится только в кэш-память, при этом в описателе данных делается специальная отметка (признак модификации), которая указывает на то, что при вытеснении этих данных из кэша необходимо переписать их в основную память.

В некоторых алгоритмах замещения предусматривается первоочередная выгрузка модифицированных данных, которые могут выгружаться при освобождении места в кэш-памяти для новых данных и в фоновом режиме, когда система не очень загружена.

Алгоритм поиска и алгоритм замещения данных в кэше зависят от способа отображения основной памяти на кэш-память. Используются следующие схемы отображения:

1.Случайное отображение . Элемент оперативной памяти и его адрес размещается в произвольном месте кэш-памяти. Критерием поиска в кэше является адрес оперативной памяти из запроса. Для поиска запрошенных данных используется алгоритм ассоциативного поиска , при котором сравнения с записями кэша выполняются параллельно. Признак (адрес данных в оперативной памяти), по которому выполняется сравнение, называется тегом (tag ). Вытеснение устаревших данных происходит только в случае, полного заполнения кэш-памяти. Выбор данных на выгрузку осуществляется среди всех записей кэша и основывается на приемах, аналогичных алгоритмам замещения страниц. Электронная реализация схемы приводит к удорожанию памяти, поэтому ассоциативная кэш-память используется в случаях, когда для обеспечения высокого процента попадания достаточно небольшого объема памяти.

2.Детерминированное отображение . Элемент основной памяти всегда отображается в одно и то же место кэш-памяти. Кэш-память разделена на строки, каждая из которых имеет свой номер и предназначена для хранения одной записи об одном элементе данных. Между номерами строк кэш-памяти и адресами оперативной памяти устанавливается соответствие «один ко многим»: одному номеру строки соответствует несколько адресов оперативной памяти. Отображение осуществляется при помощи специальных функций, например, путем простого выделения нескольких разрядов из адреса оперативной памяти, которые интерпретируются как номер строки кэш-памяти.

Для поиска данных в кэше используется прямой доступ к записи по номеру строки, полученному путем обработки адреса оперативной памяти из запроса. Но в найденной строке могут находиться данные из любой ячейки оперативной памяти, младшие разряды адреса которой совпадают с номером строки, поэтому дополнительно выполняется проверка. Для выполнения проверки каждая строка кэш-памяти дополняется тегом, содержащим старшую часть адреса данных в оперативной памяти. При совпадении тега с соответствующей частью адреса из запроса констатируется кэш-попадание. Если произошел кэш-промах, то данные считываются из оперативной памяти и копируются в кэш. Если строка кэш-памяти, в которую должен быть скопирован элемент данных из оперативной памяти, содержит другие данные, то они вытесняются из кэша.

3.Комбинированное отображение . В современных процессорах кэш-память строится на основе соединения обоих подходов. В этом случае произвольный адрес оперативной памяти отображается на некоторую пронумерованную группу адресов, и поиск в кэше производится в два этапа:

По номеру группы, полученному из адреса оперативной памяти из запроса;

В пределах группы путем ассоциативного просмотра всех записей в группе на случай совпадения старших частей адресов оперативной памяти.

При промахе данные копируются по свободному адресу из однозначно заданной группы. Если свободных адресов в группе нет, то выполняется вытеснение данных по определенным алгоритмам.

В процессе работы с Android-устройствами (да и не только с ними) пользователи часто встречаются с таким термином как «кэш». Интернет переполнен программами и рекомендациями, предлагающими очистить кэш, удалить Cache, скачать игровой кэш и так далее. При этом многие пользователи часто даже не понимают, с чем имеют дело, механически выполняя требуемые от них операции. В этом материале я расскажу, что это такое кэшированные данные телефонах Андроид, каковы принципы работы с кэшом и как его удалить.

Каждый раз, когда вы используете ваше Android-устройство для игр, работы с интернет-сайтами и так далее, ваш смартфон сохраняет определённую информацию о них у себя в памяти (настройки, копии страниц и так далее). Эти сохранённые данные позволяют ускорить работу с данным сайтом, приложением и так далее, ведь теперь нет необходимости всякий раз загружать их заново, а можно воспользоваться данными о них, уже находящимися в памяти телефона. Такие данные называются «кэшированными данными», и расположены они в промежуточном буфере с быстрым доступом, который и называется «кэшем».

Соответственно, кэшированные данные – это информация, полученная из какого-либо сайта или приложения, находящаяся в памяти вашего мобильного устройства Андроид. Эти данные будут востребованы при входе на сайт, настройки и страницы которого были кэшированы прежде, при запуске приложения, данные о котором были кэшированы ранее и так далее.

При этом, если мы имеем дело с «кэшем» какой-либо игры, то в данном случае имеется ввиду игровой архив, содержащий текстуры, графику, аудио, видео, настройки игры и прочее подобное. Причём в большинстве случаев без такого «кэша» игра просто не запустится, потому необходимо не только иметь кэш игры, но и установить его по нужному адресу, описанному в инструкции к игре.

Для корректного запуска игры не забудьте установить кэш

Зачем нужно очищать кэш?

После того, как мы определились с тем, что это такое кэш и что значит кэшированные данные на телефоне. Необходимо разъяснить вопрос о том, зачем необходимо регулярно чистить кэш и удалять данные с него.

Также вам обязательно нужно знать для чего необходима папка занимающее более ГБ памяти вашего устройства и как удалив её освободить значимую часть памяти Андроид устройства.

В процессе работы вашего устройства его Cache начинает переполняться множеством разнообразных данных. Фотографии, которые вы когда-то смотрели, сайты, которые как-то посещали, приложения, которые запускали – все это оставляет след в памяти вашего устройства. Причём, в большинстве случаев, такие кэшированные данные лежат бесполезным грузом, ведь существует множество сайтов, которые мы посетили только раз, приложения, которые запускали только раз, фото, которые более не посмотрим и так далее.

Поэтому, дабы кэшированные данные не забивали память вашего устройства под завязку и не способствовали появлению ошибки , рекомендуется регулярно чистить кэш. Как это сделать я расскажу ниже.

Как удалить кэшированные данные

Определившись с тем, что означают кэшированные данные и зачем необходимо очищать Cache, рассмотрим вопрос эффективной очистки кэша.

Очистку кэша можно выполнить несколькими способами, а именно:

Теперь мы разобрались, что значит очистить кэшированные данные на телефоне, и с помощью каких методов это можно сделать.

Заключение

Выше я подробно разобрал что это кэшированные данные на телефоне, для чего они служат, и каким образом их можно удалить. Несмотря на полезный характер использования кэша, его необходимо регулярно очищать с целью профилактики переполнения устройства ненужными данными. Скачайте для этого удобную программу из упомянутых выше, настройте автоматическую очистку Cache раз в сутки – и проблема с кэшем на вашем устройстве будет эффективно решена.

Вконтакте

Диаграмма кэша памяти ЦПУ

Кэш - это память с большей скоростью доступа, предназначенная для ускорения обращения к данным, содержащимся постоянно в памяти с меньшей скоростью доступа (далее «основная память»). Кэширование применяется ЦПУ , жёсткими дисками , браузерами и веб-серверами .

Кэш состоит из набора записей. Каждая запись ассоциирована с элементом данных или блоком данных (небольшой части данных), которая является копией элемента данных в основной памяти. Каждая запись имеет идентификатор , определяющий соответствие между элементами данных в кэше и их копиями в основной памяти.

Когда клиент кэша (ЦПУ, веб-браузер, операционная система) обращается к данным, прежде всего исследуется кэш. Если в кэше найдена запись с идентификатором, совпадающим с идентификатором затребованного элемента данных, то используются элементы данных в кэше. Такой случай называется попаданием кэша . Если в кэше не найдено записей, содержащих затребованный элемент данных, то он читается из основной памяти в кэш, и становятся доступным для последующих обращений. Такой случай называется промахом кэша . Процент обращений к кэшу, когда в нём найден результат, называется уровнем попаданий или коэффициентом попаданий в кэш.

Например, веб-браузер проверяет локальный кэш на диске на наличие локальной копии веб-страницы, соответствующей запрошенному URL. В этом примере URL - это идентификатор, а содержимое веб-страницы - это элементы данных.

Если кэш ограничен в объёме, то при промахе может быть принято решение отбросить некоторую запись для освобождения пространства. Для выбора отбрасываемой записи используются разные алгоритмы вытеснения .

При модификации элементов данных в кэше выполняется их обновление в основной памяти. Задержка во времени между модификацией данных в кэше и обновлением основной памяти управляется так называемой политикой записи .

В кэше с немедленной записью каждое изменение вызывает синхронное обновление данных в основной памяти.

В кэше с отложенной записью (или обратной записью ) обновление происходит в случае вытеснения элемента данных, периодически или по запросу клиента. Для отслеживания модифицированных элементов данных записи кэша хранят признак модификации (изменённый или «грязный» ). Промах в кэше с отложенной записью может потребовать два обращения к основной памяти: первое для записи заменяемых данных из кэша, второе для чтения необходимого элемента данных.

В случае, если данные в основной памяти могут быть изменены независимо от кэша, то запись кэша может стать неактуальной . Протоколы взаимодействия между кэшами, которые сохраняют согласованность данных, называют протоколами когерентности кэша .

Кэш центрального процессора

Кэширование результатов работы

Многие программы записывают куда-либо промежуточные или вспомогательные результаты работы, чтобы не вычислять их каждый раз, когда они понадобятся. Это ускоряет работу, но требует дополнительной памяти (оперативной или дисковой). Примером такого кэширования является индексирование баз данных.

Хотя ExpressionEngine создает ваши веб страницы очень быстро, вы заметите, что есть прямая зависимость между скоростью загрузки страницы и количеством динамической информации, которая на ней содержится. Чем больше тегов и переменных вы используете, тем больше циклов обработки должен выполнить механизм обработки шаблонов.

Технология кэширования в ExpressionEngine состоит из нескольких независимых систем кэширования данных, и настроек.

Кэширование запросов

Система кэширования запросов запоминает результаты запросов из вашей базы данных, сохраняя каждый запрос как текстовый файл. Когда посетители обращаются к вашим веб страницам, файлы кэша проверяются, на предмет наличия специфических запросов, которые требуются при создании страниц. Если они найдены, то ExpressionEngine использует данные из кэша вместо того, чтобы выполнять запрос к вашей базе данных. Это обеспечивает существенное сокращение полной нагрузки на вашу базу данных. Система кэширования запросов является полностью динамической, это означает, что она автоматически обновляет себя, когда новая информация добавляется в вашу базу данных.

Некоторые запросы не могут кэшироваться, так как их синтаксис динамически изменяется при каждом выполнении. Основной запрос отображения раздела, например, всегда проверяет соответствие даты окончания публикации записи, и текущего времени, чтобы определить, закончился ли срок публикации записи. Это вынуждает систему вносить изменения в запросы при каждой загрузке страницы; поэтому для него невозможно использовать стандартное кэширование запросов. (Смотрите , как альтернативу, которая может использоваться во многих случаях.)

Система кэширования запросов обеспечивает где-то от 30 % до 90%- сокращения общего количества запросов в зависимости от того, как созданы ваши страницы.

Эта возможность может быть вручную отключена на странице настройки базы данных в панели управления.

Кэширование тегов

Система кэширования тегов позволяет вам кэшировать вывод отдельных тегов. Это дает вам возможность отображать одни части ваших страниц полностью динамически, оставляя другие для статического отображения. Кэшируя отдельные теги, вы уменьшите количество выполняющихся сценариев, и снизите затраты ресурсов сервера, которые необходимы для отображения любой страницы, поддерживая при этом полностью динамическое представление только там, где это требуется.

Кэш тегов хранится в течение интервала времени, определенного пользователем. По истечении указанного интервала времени, кэш автоматически обновляется.

Для включения кэширования тега, добавьте указанные ниже два параметра для любого тега:

Cache="yes" refresh="10"

Примечание: refresh указывает время, в минутах, между обновлениями кэша.

Например, для кэширования тега в течение 30 минут, вы должны сделать следующее:

{exp:weblog:entries cache="yes" refresh="30"}

Кэширование шаблонов

Кэширование шаблонов (или кэширование динамических страниц) позволяет вам кэшировать все шаблоны, делая ваши страницы намного более легкими. Так как ExpressionEngine требует выполнение нескольких сценариев и запросов к базе данных для управления основными ресурсами, нельзя получить 100%-ых статических страниц, всегда будет немного меньше.

Кэширование шаблонов, как и кэширование тегов, основывается на времени. Чтобы включить кэширование шаблонов, щелкните по ссылке "Настройки" на странице шаблоны. На ней вы должны включите кэширование, и установить интервал времени обновления.

Мы называем это динамическим кэшированием страниц, так как система очищает кэш автоматически, когда происходят определенные события. Например, если вы будете кэшировать страницу комментариев, то при добавлении кем-нибудь комментария кэш будет очищен, на мгновение, отменяя настройку кэширования.

Примечание: Кэширование шаблонов заменяет кэширование тегов. Нет никакой дополнительной выгоды от использования кэширования тегов и шаблонов одновременно. Если включено кэширование страниц, то не действуют никакие другие виды кэширования. Поэтому, если вы хотите кэшировать отдельные теги, выключите кэширование страниц.

Кэширование динамических запросов раздела

Эта настройка находится на странице Admin > Глобальные настройки разделов. Эта функция увеличит скорость обработки тега {exp:weblog:entries} , кэшируя запросы, которые обычно выполняются динамически. Эта опция, однако, подходит не для всех людей.

Включайте эту функцию, только если вы не используете "будущие" или "прошедшие" записи.

Отключение запросов

Параметр disable= доступен в теге {exp:weblog:entries} . Он позволяет вам отключать функции тега, которые вы не используете, для повышения производительности. Тег weblog entries разработан так, что по умолчанию производится выборка большого количества информации: Категории, заказные поля, данные пользователя, и т.д. В зависимости от того, как вы используете тег, некоторые из этих данных могут быть не нужны. С помощью параметра "disable" вы можете отключить эти функции тега, чтобы сделать его более "легким".

Синтаксис для параметра disable следующий: disable="ЭЛЕМЕНТ, КОТОРЫЙ ВЫ ХОТИТЕ ОТКЛЮЧИТЬ" . Существует пять элементов, которые могут быть выключены:

  • categories
  • category_fields
  • custom_fields
  • member_data
  • pagination
  • trackbacks

Вы можете отключить несколько элементов, разделяя их, как показано ниже:

Disable="categories|member_data|trackbacks"

Наилучший подход заключается в том, чтобы исследовать данные, которые вы выводите с помощью тега в каждом отдельном случае. Если есть тип данных, который вы не используете, отключите его.

Например, если вы используете тег weblog entries для отображения заголовков 10 последних записей:

{exp:weblog:entries orderby="date" sort="desc" limit="10"}
{title}

{/exp:weblog:entries}

В этом примере вы отображаете только заголовки ваших записей, и нечего больше; тем не менее, тег weblog извлекает категории и другие данные автоматически. Используя параметр disable= , вы можете отключить ненужные функции для того, чтобы исключить их из запроса. В нашем случае вы не нуждаетесь ни в одной из функций, и все они могут быть отключены.

{exp:weblog:entries orderby="date" sort="desc" limit="10" disable="categories|custom_fields|member_data|pagination|trackbacks"}
{title}

{/exp:weblog:entries}

Примечание : Вы так же можете использовать параметр disable="category_fields" в тегах