Cache
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Na área da computação, cache é um dispositivo de acesso rápido, interno a um sistema, que serve de intermediário entre um operador de um processo e o dispositivo de armazenamento ao qual esse operador acede. A vantagem principal na utilização de uma cache consiste em evitar o acesso ao dispositivo de armazenamento - que pode ser demorado - e que vale a pena armazenar as informações procuradas em meio mais rápido.
[editar] Nos dispositivos de armazenamento
Por ser mais caro, o recurso mais rápido não pode ser usado para armazenar todas as informações. Sendo assim, usa-se a cache para armazenar apenas as informações mais frequentemente usadas. Nas unidades de disco também conhecidas como disco rígido ou Hard Drive (HD), também existem chips de cache nas placas eletrónicas que os acompanham. Como exemplo, a unidade Samsung de 40 GB tem 8 MBytes de cache.
No caso da informática, a cache é útil em vários contextos:
- Nos casos dos processadores, em que a cache disponibiliza alguns dados já requisitados e outros a processar;
- No caso dos browsers, em que as páginas são guardadas localmente para evitar consultas constantes à rede (especialmente úteis quando se navega por páginas estáticas);
- No caso das redes de computadores , o acesso externo , ou a internet , se dá por meio de um software que compartilha a conexão ou link , software este também chamado de proxy , que tem por função rotear as requisições a IPs externos à rede que se encontra , Nestes proxyes temos ainda um cache , que na verdade é uma enorme lista de todos os sites que foram visitados pelos usuários dos computadores desta rede, fazendo com isto a mesma função que os caches presentes nos navegadores , ou browsers, só que com a atribuição de servir a toda a rede e com isso aumentar a taxa de acerto dos proxyes , minimizar o consumo do link e agilizar a navegação .
- Os servidores Web, também podem dispor caches configurados pelo administrador, que variam de tamanho conforme o numero de page views que o servidor tem .
[editar] Operação
Um cache é um bloco de memória para o armazenamento temporário de dados que possuem uma grande probabilidade de serem utilizados novamente. A CPU e o disco rígido freqüentemente usam caches, assim como os navegadores Web.
Uma definição mais simples de cache poderia ser: uma área de armazenamento temporária onde os dados freqüentemente acessados são armazenados para acesso rápido.
Um cache é feito de uma fila de elementos. Cada elemento tem um dado que é a cópia exata do dado presente em algum outro local (original). Cada elemento tem uma etiqueta que especifica a identidade do dado no local de armazenamento original, que foi copiado.
Quando o cliente do cache (CPU, navegador etc.) deseja acessar um dado que acredita estar no local de armazenamento, primeiramente ele verifica o cache. Se uma entrada for encontrada com uma etiqueta correspondente ao dado desejado, o elemento do cache é então utilizado ao invés do dado original. Essa situação é conhecida como cache hit (acerto do cache). Como exemplo, um navegador poderia verificar o seu cache local no disco para ver se tem uma cópia local dos conteúdos de uma página Web em uma URL particular. Nesse exemplo, a URL é a etiqueta e o conteúdo da página é o dado desejado. A porcentagem de acessos que resultam em cache hits é conhecida como a taxa de acerto (hit rate ou hit ratio) do cache.
Uma situação alternativa, que ocorre quando o cache é consultado e não contém um dado com a etiqueta desejada, é conhecida como cache miss (erro do cache). O dado então é coletado do local original de armazenamento e inserido no cache, ficando pronto para o próximo acesso.
Se o cache possuir capacidade de armazenamento limitada (algo comum de acontecer devido ao seu custo), e não houver mais espaço para armazenar o novo dado, algum outro elemento deve ser retirado dele para que libere espaço para o novo elemento. A forma (heurística) utilizada para selecionar o elemento a ser retirado é conhecida como política de troca (replacement policy). Uma política de troca muito popular é a [[LRU|LRU (least recently used)], que significa algo como “elemento recentemente menos usado”.
Quando um dado é escrito no cache, ele deve ser gravado no local de armazenamento em algum momento. O momento da escrita é controlado pela política de escrita (write policy). Existem diferentes políticas. A política de write-through (algo como “escrita através”) funciona da seguinte forma: a cada vez que um elemento é colocado no cache, ele também é gravado no local de armazenamento original. Alternativamente, pode ser utilizada a política de write-back (escrever de volta), onde as escritas não são diretamente espelhadas no armazenamento. Ao invés, o mecanismo de cache identifica quais de seus elementos foram sobrepostos (marcados como sujos) e somente essas posições são colocadas de volta nos locais de armazenamento quando o elemento for retirado do cache. Por essa razão, quando ocorre um cache miss (erro de acesso ao cache pelo fato de um elemento não existir nele) em um cache com a política write-back, são necessários dois acessos à memória: um para recuperar o dado necessário e outro para gravar o dado que foi modificado no cache.
O mecanismo de write-back pode ser acionado por outras políticas também. O cliente pode primeiro realizar diversas mudanças nos dados do cache e depois solicitar ao cache para gravar os dados no dispositivo de uma única vez.
Os dados disponíveis nos locais de armazenamento original podem ser modificados por outras entidades diferentes, além do próprio cache. Nesse caso, a cópia existente no cache pode se tornar inválida. Da mesma forma, quando um cliente atualiza os dados no cache, as cópias do dado que estejam presentes em outros caches se tornarão inválidas. Protocolos de comunicação entre gerentes de cache são responsáveis por manter os dados consistentes e são conhecidos por protocolos de coerência.
