Os caches armazenam cópias de arquivos para entregá-los mais rapidamente onde são necessários.
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Para entender como funcionam os caches, considere os esconderijos reais de alimentos e outros suprimentos. Quando o explorador Roald Amundsen fez a viagem de regresso da sua viagem ao Pólo Sul em 1912, ele e os seus homens subsistiram com os esconderijos de comida que tinham armazenado ao longo do caminho. Isso era muito mais eficiente do que esperar que os suprimentos fossem entregues do acampamento base enquanto viajavam. Os caches na Internet têm uma finalidade semelhante; eles armazenam temporariamente os 'suprimentos', ou conteúdo, necessários para que os usuários façam sua jornada pela web.
Cada vez que um usuário carrega uma página da web, seu navegador precisa baixar muitos dados para exibi-la. Para reduzir o tempo de carregamento da página, os navegadores armazenam em cache a maior parte do conteúdo que aparece na página da Web, salvando uma cópia do conteúdo da página no disco rígido do dispositivo. Dessa forma, na próxima vez que o usuário carregar a página, a maior parte do conteúdo já estará armazenada localmente e a página carregará muito mais rapidamente.
Os navegadores armazenam esses arquivos até que seu tempo de vida (TTL) expire ou até que o cache do disco rígido esteja cheio. (TTL é uma indicação de quanto tempo o conteúdo deve ser armazenado em cache.) Os usuários também podem limpar o cache do navegador, se desejarem.
Depois que o cache do navegador for limpo, cada página da web carregada será carregada como se fosse a primeira vez que o usuário visitou a página. Se algo foi carregado incorretamente na primeira vez e foi armazenado em cache, limpar o cache pode permitir que ele seja carregado corretamente. No entanto, limpar o cache do navegador também pode retardar temporariamente o tempo de carregamento da página.
Uma CDN, ou rede de entrega de conteúdo, armazena conteúdo em cache (como imagens, vídeos ou páginas da web) em servidores proxy localizados mais próximos dos usuários finais do que nos servidores de origem. (Um servidor proxy é um servidor que recebe solicitações de clientes e as repassa para outros servidores.) Como os servidores estão mais próximos do usuário que faz a solicitação, uma CDN é capaz de entregar conteúdo mais rapidamente.
Pense em uma CDN como uma rede de supermercados: em vez de ir até as fazendas onde os alimentos são cultivados, que podem estar a centenas de quilômetros de distância, os compradores vão ao supermercado local, o que ainda exige algumas viagens, mas é muito mais perto. Como os supermercados estocam alimentos de fazendas distantes, fazer compras leva minutos em vez de dias. Da mesma forma, o CDN armazena em cache o conteúdo que aparece na Internet para que as páginas da web carreguem muito mais rapidamente.
Quando um usuário solicita conteúdo de um site usando uma CDN, a CDN busca esse conteúdo em um servidor de origem e salva uma cópia do conteúdo para solicitações futuras. O conteúdo armazenado em cache permanece no cache do CDN enquanto os usuários continuarem a solicitá-lo.
Uma ocorrência no cache ocorre quando um dispositivo cliente faz uma solicitação de conteúdo ao cache e o cache tem esse conteúdo salvo. Uma falta de cache ocorre quando o cache não possui o conteúdo solicitado.
Um acerto no cache significa que o conteúdo poderá ser carregado muito mais rapidamente, já que o CDN pode entregá-lo imediatamente ao usuário final. No caso de falha no cache, um servidor CDN transmitirá a solicitação ao servidor de origem e, em seguida, armazenará o conteúdo em cache assim que o servidor de origem responder, de modo que as solicitações subsequentes resultarão em um acerto no cache.
Os servidores de cache CDN estão localizados em data centers em todo o mundo. A Cloudflare possui servidores CDN em 310 cidades espalhadas pelo mundo para estar o mais próximo possível dos usuários finais que acessam o conteúdo. Um local onde os servidores CDN estão presentes também é chamado de data center.
Quando os sites respondem aos servidores CDN com o conteúdo solicitado, eles também anexam o TTL do conteúdo, informando aos servidores por quanto tempo armazená-lo. O TTL é armazenado em uma parte da resposta chamada cabeçalho HTTP e especifica por quantos segundos, minutos ou horas o conteúdo será armazenado em cache. Quando o TTL expira, o cache remove o conteúdo. Algumas CDNs também limparão arquivos do cache antecipadamente se o conteúdo não for solicitado por um tempo ou se um cliente de CDN limpar manualmente determinado conteúdo.
O cache DNS ocorre em servidores DNS. Os servidores armazenam pesquisas DNS recentes em seu cache para que não precisem consultar os servidores de nomes e possam responder instantaneamente com o endereço IP de um domínio.
Os mecanismos de pesquisa podem armazenar em cache páginas da web que aparecem com frequência nos resultados de pesquisa para responder às dúvidas dos usuários, mesmo que o site que eles estão tentando acessar esteja temporariamente fora do ar ou incapaz de responder.
A Cloudflare oferece um CDN com 310 PoPs distribuídos internacionalmente. A Cloudflare oferece serviços gratuitos de cache de CDN, enquanto os clientes de CDN pagos podem personalizar como seu conteúdo é armazenado em cache. A rede é Anycast, o que significa que o mesmo conteúdo pode ser entregue a partir de qualquer um desses data centers. Um usuário em Londres e um usuário em Sydney podem visualizar o mesmo conteúdo carregado de servidores CDN a apenas alguns quilômetros de distância.