¿Qué es el caché y cómo influye en el rendimiento de los servidores?

Un caché es un almacenamiento intermedio para datos que son creados por un sistema operativo o un programa o que se solicitan de forma repetida. Puede tratarse de un archivo local o de un espacio limitado en la memoria (RAM), en el que un ordenador guarda temporalmente información para poder acceder a ella más rápido. Pueden ser distintos formatos, que van desde procesos en ejecución y bases de datos hasta archivos extraídos. El caché se considera una herramienta estándar: se utiliza en un PC de sobremesa, en VPS o en servidores dedicados, en diversos sistemas operativos y, en ocasiones, de forma específica para determinados programas.

¿Cuál es la función de una memoria caché?

En general, el caché tiene la función de almacenar datos que se necesitarán en un periodo de tiempo previsible. En un PC de sobremesa esto incluye, por ejemplo, información como resultados de operaciones de cálculo, variables, programas y archivos. La ventaja de este procedimiento es la mayor velocidad con la que un equipo puede ejecutar operaciones, ya que el caché optimiza los tiempos de carga. Por ejemplo, en tareas recurrentes la solución está disponible de inmediato sin que el equipo consuma recursos en el cálculo. El caché influye de forma determinante en el rendimiento de un equipo mediante su velocidad y su tamaño. Esto varía mucho según el medio de almacenamiento que utilice: la memoria RAM, un SSD o un HDD lento.

¿Para qué sirve el caché en las páginas web?

En una página web tanto el servidor como el cliente utilizan su propio caché. Ambos persiguen el mismo objetivo: permitir una construcción de la página lo más rápida posible. Para alcanzar una velocidad máxima, el caché de cada programa —ya sea un navegador como Firefox y Chrome o servidores como Apache 2 o NGINX— contiene distintos tipos de información, entre ellos:

• Entradas del sistema de nombres de dominio (DNS) para la resolución de direcciones
• Contenido integrado de un sitio web, como imágenes, vídeos o elementos interactivos
• Scripts y configuraciones de presentación — p. ej., código HTML o hojas de estilo CSS
• Bases de datos para la diferenciación de usuarios según criterios fijos — por ejemplo, geoblocking
• Código fuente para sitios web dinámicos — normalmente scripts PHP
• Configuraciones globales del sitio web
• Programas externos o partes de sus rutinas compiladas, p. ej., servidores MySQL o MariaDB y sus interfaces

Un servidor web como NGINX o Apache además almacena en caché el código ya procesado por el intérprete PHP, siempre que pueda aplicarse de forma universal y no sea específico por usuario. Con solicitudes idénticas, el servidor reutiliza estas plantillas y solo tiene que procesar por separado ciertos elementos individuales - por ejemplo, el carrito de compra en una tienda online -.

¿Cómo funciona una caché?

Una caché contiene datos que ya se necesitaron o calcularon en el pasado. Cuando un programa como Apache 2, NGINX o el navegador Firefox accede a datos y utiliza una memoria intermedia, primero comprueba si estos ya existen. Si los recursos están disponibles, se produce un acierto (Hit) y la información se carga sin desvíos. Si aún no están presentes (Miss), el sistema operativo los descarga desde Internet o desde el disco, o un programa como el intérprete PHP los genera, por ejemplo, mediante una MySQLi consulta. Si el software necesita esos datos por segunda vez dentro de un tiempo determinado (Time to Live, TTL), puede usar las rutinas, archivos o resultados almacenados en lugar de realizar una nueva carga que consume tiempo.

¿Por qué se benefician los servidores de una gran memoria RAM?

Un servidor Linux dedicado o un VPS intenta siempre utilizar la memoria RAM lo más completamente posible para reducir los tiempos de acceso y aprovechar al máximo la capacidad de cálculo del procesador. En sitios web con numerosos usuarios, una gran caché en la memoria RAM hace que la mayoría de la información necesaria esté disponible casi de inmediato. Además, esta debe almacenar todos los datos de las conexiones individuales y, no menos importante, del sistema operativo. Cuando hay pocos recursos libres, el sistema operativo vuelca estos datos a áreas del disco que complementan la memoria RAM. Sin embargo, debido a los mayores tiempos de acceso, los efectos positivos disminuyen considerablemente; por ello, es deseable mantener siempre la caché completa en la memoria RAM.

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