Cache là gì? Tìm hiểu về thuật toán, ưu điểm và cách xóa cache

Trong thế giới công nghệ hiện đại, cache là một khái niệm quan trọng trong việc tăng tốc độ truy cập dữ liệu. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ cache là gì và cách nó hoạt động. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về các khái niệm liên quan đến cache, thuật toán bộ nhớ cache, vị trí lưu cache, ưu điểm của cache và cách xóa bộ nhớ cache.

1. Cache là gì?

Cache là một bộ nhớ tạm thời được sử dụng để lưu trữ dữ liệu được truy cập thường xuyên. Mục đích của cache là tăng tốc độ truy cập dữ liệu bằng cách giảm thiểu thời gian truy xuất từ bộ nhớ chính hoặc ổ đĩa. Cache thường được sử dụng trong các hệ thống máy tính để tăng hiệu suất của các ứng dụng.

Cache có thể được lưu trữ trong nhiều loại bộ nhớ khác nhau, bao gồm bộ nhớ đệm CPU, bộ nhớ đệm đồ họa, bộ nhớ đệm mạng và bộ nhớ đệm ổ đĩa. Loại bộ nhớ được sử dụng để lưu trữ cache sẽ phụ thuộc vào loại dữ liệu được lưu trữ và tốc độ truy xuất dữ liệu cần thiết.

Cache hoạt động bằng cách lưu trữ dữ liệu được truy cập thường xuyên trong bộ nhớ tạm thời. Khi một ứng dụng yêu cầu truy cập dữ liệu, hệ thống sẽ kiểm tra xem dữ liệu có được lưu trữ trong cache hay không. Nếu dữ liệu có được lưu trữ trong cache, hệ thống sẽ truy xuất dữ liệu từ cache, điều này sẽ nhanh hơn nhiều so với việc truy xuất dữ liệu từ bộ nhớ chính hoặc ổ đĩa.

2. Các khái niệm liên quan Cache

• Cache memory là một bộ nhớ tạm thời nhanh hơn bộ nhớ chính, được sử dụng để lưu trữ các dữ liệu được truy cập thường xuyên từ bộ nhớ chính để giảm thiểu thời gian truy xuất. Cache memory thường được làm bằng công nghệ SRAM, có tốc độ truy xuất nhanh hơn nhiều so với RAM.
• Cache server là một máy chủ được sử dụng để lưu trữ cache và phục vụ các yêu cầu của người dùng. Các trang web có thể được lưu trữ trong cache của cache server để tăng tốc độ truy cập. Cache server thường được đặt ở gần người dùng, để giảm thiểu độ trễ.
• Web cache là một loại cache được sử dụng để lưu trữ các tài nguyên web như hình ảnh, video và trang web. Việc sử dụng web cache giúp giảm thiểu thời gian tải trang web và tiết kiệm băng thông internet. Web cache thường được đặt ở các ISP hoặc các công ty cung cấp dịch vụ lưu trữ web.
• Disk cache là một loại cache được sử dụng để lưu trữ các dữ liệu từ đĩa cứng vào bộ nhớ tạm thời để giảm thiểu thời gian truy xuất. Disk cache thường được sử dụng trong các hệ điều hành để tăng tốc độ truy xuất dữ liệu từ đĩa cứng.
• Flash cache là một loại cache được sử dụng cho các thiết bị lưu trữ flash như USB hoặc thẻ nhớ. Việc sử dụng flash cache giúp tăng tốc độ truy xuất dữ liệu từ các thiết bị lưu trữ flash. 

3. Thuật toán bộ nhớ Cache là gì?

Thuật toán bộ nhớ cache là cách mà dữ liệu được lưu trữ trong cache. Có hai loại thuật toán chính được sử dụng:

• Least Recently Used (LRU): Dữ liệu được lưu trữ trong cache theo thứ tự được truy cập gần đây nhất. Dữ liệu nào không được truy cập trong một khoảng thời gian nhất định sẽ bị xóa khỏi cache.
• First In, First Out (FIFO): Dữ liệu được lưu trữ trong cache theo thứ tự truy cập đầu tiên. Dữ liệu nào được truy cập đầu tiên sẽ bị xóa khỏi cache trước tiên.

Lựa chọn thuật toán bộ nhớ cache phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng. Nếu cần cải thiện hiệu suất, LRU thường là lựa chọn tốt nhất. Nếu cần duy trì thứ tự truy cập của dữ liệu, FIFO thường là lựa chọn tốt nhất.

4. Vị trí lưu cache ở đâu?

Cache có thể được lưu trữ trên nhiều nơi khác nhau, bao gồm bộ nhớ tạm của CPU, ổ đĩa cứng hoặc các máy chủ cache.

• Bộ nhớ tạm của CPU: Bộ nhớ tạm của CPU là một bộ nhớ nhanh, nhỏ được sử dụng để lưu trữ dữ liệu và các hướng dẫn mà CPU đang sử dụng. Cache có thể giúp cải thiện hiệu suất của hệ thống bằng cách lưu trữ các dữ liệu và hướng dẫn được sử dụng thường xuyên, do đó CPU không cần phải truy cập vào bộ nhớ chính chậm hơn.
• Ổ đĩa cứng: Ổ đĩa cứng là một bộ nhớ chậm hơn bộ nhớ tạm của CPU nhưng có dung lượng lớn hơn nhiều. Ổ đĩa cứng thường được sử dụng để lưu trữ dữ liệu mà không cần truy cập thường xuyên, chẳng hạn như tệp, chương trình và hệ điều hành.
• Các máy chủ cache: Các máy chủ cache là các máy tính được sử dụng để lưu trữ một bản sao của dữ liệu được truy cập thường xuyên. Các máy chủ cache có thể được đặt gần người dùng, giúp cải thiện hiệu suất bằng cách giảm thời gian cần thiết để truy cập dữ liệu.

5. Ưu điểm của Cache là gì?

Cache có nhiều ưu điểm vượt trội như:

• Tăng tốc độ truy cập dữ liệu: Việc sử dụng cache giúp giảm thiểu thời gian truy xuất dữ liệu từ bộ nhớ chính hoặc ổ đĩa, do đó tăng tốc độ truy cập dữ liệu.
• Tiết kiệm băng thông mạng: Việc sử dụng web cache giúp tiết kiệm băng thông internet và giảm thiểu thời gian tải trang web.
• Giảm tải cho hệ thống: Khi dữ liệu được lưu trữ trong cache, hệ thống ít phải truy xuất đến bộ nhớ chính hoặc ổ đĩa, giảm tải cho hệ thống và giảm thiểu khối lượng công việc của CPU.

6. Cách xóa bộ nhớ Cache

Để xóa bộ nhớ cache, bạn có thể thực hiện các bước sau:

• Trên Windows: Mở Control Panel, chọn Internet Options, chọn tab General, nhấn nút Delete để xóa cache.
• Trên Mac: Mở Safari, chọn Preferences, chọn tab Privacy, nhấn nút Remove All Website Data để xóa cache.
• Trên trình duyệt Chrome: Nhấn tổ hợp phím Ctrl + Shift + Del để mở hộp thoại Clear Browsing Data, chọn Cached Images and Files và nhấn nút Clear Data để xóa cache.

7. Kết luận

Cache là một khái niệm rất quan trọng trong việc tăng tốc độ truy cập dữ liệu. Qua bài viết này, chúng ta đã hiểu được cache là gì, thuật toán bộ nhớ cache, vị trí lưu cache, ưu điểm của cache và cách xóa bộ nhớ cache. Hy vọng thông tin trong bài viết sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về cache và cách nó hoạt động.