What is Caching

Caching (আমরা উচ্চারণ করব ক্যাশিং) হল একটি অস্থায়ী লোকেশনে ডেটার কপি সংরক্ষণ করার প্রক্রিয়া যাতে এটি আরও দ্রুত অ্যাক্সেস করা যায়। ক্যাশিং করা ডেটা গুলো web browser, operating system এবং databases সহ আমাদের বিভিন্ন কম্পিউটিং অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয়।

Caching এর (ক্যাশিংয়ের) মূল উদ্দেশ্য হল original data source এ অ্যাক্সেস করার প্রয়োজনীয়তা হ্রাস করে পারফরমেন্স উন্নত করা। উদাহরণস্বরূপ, আপনি যখন একটি ওয়েবসাইট পরিদর্শন করেন, তখন আপনার ওয়েব ব্রাউজার HTML, CSS এবং JavaScript ফাইলগুলিকে Cach (ক্যাশ) করবে যা ওয়েবসাইট তৈরি করে। এর মানে হল যে আপনি যখন আবার ওয়েবসাইট ভিজিট করবেন, তখন আপনার ব্রাউজার ক্যাশ করা ফাইলগুলিকে ওয়েবসাইট সার্ভার থেকে ডাউনলোড করার পরিবর্তে তার নিজস্ব স্টোরেজ থেকে লোড করবে। এতে উল্লেখযোগ্যভাবে ওয়েবসাইটের লোডিং সময় কমে আসবে এবং আপনার ওয়েবসাইটটি দ্রুততর হবে।

এছাড়াও ক্যাশিং সুবিধা আপনার ব্যান্ডউইথের ব্যবহার কমাবে এবং সিকিউরিটি উন্নত করতেও ব্যবহার করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, একটি ওয়েব ব্রাউজার ক্যাশে ছবি এবং অন্যান্য মাল্টিমিডিয়া ফাইলের কপি সংরক্ষণ করতে পারে যা প্রায়শই অ্যাক্সেস করা হয়। এর মানে হল যে ব্রাউজারকে যতবার প্রয়োজন ততবার ওয়েবসাইট সার্ভার থেকে এই ফাইলগুলি ডাউনলোড করতে হবে না। এটি ব্যান্ডউইথের ব্যবহার কমাতে পারে এবং অন্যান্য ব্যবহারকারীদের জন্য ওয়েবসাইটের কর্মক্ষমতা উন্নত করতে পারে।

ইউজার পাসওয়ার্ড এবং ক্রেডিট কার্ড নম্বরের মতো সেনসিটিভ ডেটার কপি সংরক্ষণ করে নিরাপত্তা উন্নত করতে ক্যাশে ব্যবহার করা যেতে পারে। ক্যাশ করা ডেটাকে এনক্রিপ্ট করে সেই সাথে একটি নিরাপদ স্থানে সংরক্ষণ করে অননুমোদিত অ্যাক্সেস থেকে রক্ষা করা যেতে পারে।

Caching এর (ক্যাশিংয়ের) এর সুবিধা কি?

এখানে Caching এর (ক্যাশিংয়ের) কিছু key concepts এবং সুবিধা নিয়ে আলোচনা করা হল:

১. Faster Data Access: Caching সুবিধা database বা external service এর মতো slower সোর্স থেকে ডেটা fetching করার পরিবর্তে একটি দ্রুত এবং আরও সহজে অ্যাক্সেসযোগ্য লোকেশনে , যেমন in-memory storage গুলিতে ঘন ঘন ব্যবহৃত ডেটা সংরক্ষণ করার অনুমতি দেয়৷ এর ফলে ডেটা retrieval times দ্রুত হয় এবং অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য response times উন্নত হয়।

২.Reduced Resource Usage: Caching (ক্যাশিং) ডেটাবেস, ওয়েব সার্ভার বা বাহ্যিক API-এর মতো রিসৌর্স গুলির লোডিং টাইম কমায়, কারণ যখন ডেটা একবার রিট্রিভ করা হয় এবং ক্যাশে সংরক্ষণ করা হয় এবং একাধিকবার পুনরায় ব্যবহার করা হয়। এতে এটি আমাদের রিসৌর্স ব্যবহার কমায় এবং খরচ কমায় , বিশেষ করে উচ্চ-ট্রাফিক সিস্টেমে।

৩.Improved Scalability: Caching (ক্যাশিং) সুবিধা আমাদেরকে এপ্লিকেশনের প্রাইমারি ডেটা সোর্স থেকে ডেটা রিট্রিভ এবং প্রসেস করার কাজগুলি থেকে পরিত্রান দেয় এবং অ্যাপ্লিকেশনগুলির scalability উন্নত করতে সহায়তা করে। এটি অ্যাপ্লিকেশনটিকে তার সিস্টেমকে ওভারলোড না করেই একইসাথে আরও অনেক ব্যবহারকারী বা একই সঙ্গে সংঘটিত অনেকগুলো রিকোয়েস্ট হ্যান্ডেল করার অনুমতি দেয়।

৪.Enhanced User Experience: দ্রুত রেস্পন্সের সময় এবং কম latency (বিলম্বের) এর ফলে ইউজারদের অভিজ্ঞতা আরও ভাল হয়। ক্যাশে থেকে ডেটা সহজে এভেইল্যাবল হলে ব্যবহারকারীরা অ্যাপ্লিকেশনগুলিকে আরও রেস্পন্সিভ এবং দক্ষ হিসাবে গ্রহণ করে৷

৫.Temporary Data Storage:Caching সুবিধা যেমন ক্যাশে অস্থায়ীভাবে ডেটা সংরক্ষণ করতে পারে এবং ক্যাশিং করা ডেটা একটি নির্দিষ্ট সময়ের পরে বা নির্দিষ্ট শর্ত পূরণের পরে expire অর্থাৎ মেয়াদ শেষ হতে পারে। এর মাধ্যমে এটি নিশ্চিত করে যে ক্যাশে করা ডেটা আপ-টু-ডেট এবং প্রাসঙ্গিক থাকে।

৬.Cache Invalidation: Caching system এ ক্যাশ করা ডেটা invalidate অর্থাৎ অকার্যকর বা রিফ্রেশ করার জন্য কনফিগার করা যেতে পারে যখন এটি outdated (পুরানো) হয়ে যায় বা যখন উৎস ডেটাতে পরিবর্তন ঘটে। Cache invalidation প্রক্রিয়া নিশ্চিত করতে সাহায্য করে যে ইউজাররা সর্বদা accurate (সঠিক) এবং আপ-টু-ডেট তথ্য পান।

৭.Cache Consistency: Caching systems প্রায়শই ক্যাশে এবং প্রাথমিক ডেটা সোর্সের মধ্যে ডেটা সামঞ্জস্য বজায় রাখার জন্য বিভিন্ন মেকানিজম সরবরাহ করে। এটি নিশ্চিত করে যে ক্যাশ করা ডেটা সৌর্স ডেটাতে করা পরিবর্তনের সাথে সিঙ্ক্রোনাইজ থাকে।

৮.Cache Strategies: অ্যাপ্লিকেশনের নির্দিষ্ট প্রয়োজনীয়তার উপর নির্ভর করে বিভিন্ন caching strategies ব্যবহার করা যেতে পারে, যেমন least recently used (LRU) ক্যাশিং, time-based expiration এবং cache preloading.

Caching কোথায় ব্যবহার হয়?

সাধারণত নিম্নোক্ত ক্ষেত্রে caching system ব্যবহৃত হয় :

১.Database Query Caching:

ডেটাবেসের লোডিং টাইম কমাতে এবং ডেটা retrieving গতি বাড়ানোর জন্য ক্যাশিং সিস্টেম ঘন ঘন এক্সেকিউটেড ডাটাবেস কোয়েরি রেজাল্ট সংরক্ষণ করার জন্য ব্যবহার হতে পারে।

ধরুন আপনার ওয়েবসাইটের জন্য নিম্নোক্ত কোয়েরি টি রান করতে হলো :

SELECT * FROM customers WHERE customer_id = 1001;

এই ক্যোয়ারীটি আইডি 1001 সহ কাস্টমারের রেকর্ড রিটার্ন করবে। যদি কোয়েরিটি ঘন ঘন রান করা হয়, তাহলে ডাটাবেস সার্ভার রেজাল্টটি ক্যাশ করবে। এর মানে হল যে পরের বার ক্যোয়ারীটি চালানো হলে, ডাটাবেস সার্ভার পুনরায় ক্যোয়ারীটি চালানোর পরিবর্তে ক্যাশে থেকে রেজাল্ট রিটার্ন করবে ।

তাহলে বুঝা গেল, এটি সেই ধরণের অ্যাপ্লিকেশনগুলির কার্যক্ষমতাকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করতে পারে যা ঘনঘন একই কোয়েরি রান করে।

ডাটাবেস-চালিত অ্যাপ্লিকেশনগুলির কর্মক্ষমতা উন্নত করার জন্য Database query caching একটি খুব কার্যকর উপায় হতে পারে। যাইহোক, এটা মনে রাখা গুরুত্বপূর্ণ যে সব ক্ষেত্রে Database query caching সবসময় উপযুক্ত নাও হতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, যদি ডাটাবেসের ডেটা খুববেশি ঘন ঘন পরিবর্তিত হয়, তাহলে Database query caching কার্যকর নাও হতে পারে।

database query caching কার্যকরভাবে ব্যবহার করার জন্য এখানে কিছু টিপস রয়েছে:

• প্রায়শই executed হয় এমন query result ক্যাশে করুন।
• বৃহৎ পরিমাণ ডেটা রিটার্ন দেয় এমন কোয়েরি রেজাল্ট ক্যাশ করতে পারেন।
• এক্সিকিউট করা ব্যয়বহুল এমন কোয়েরি রেজাল্টকে ক্যাশে করতে পারেন।
• ডাটাবেসের ডেটা পরিবর্তিত হলে ক্যাশ করা রেজাল্টকে বাতিল করে ক্যাশ আপ টু ডেট রাখুন।

২.Page Caching:

static content পরিবেশন করতে এবং dynamic page তৈরির প্রয়োজন কমাতে একটি ক্যাশে রেন্ডার করা এইচটিএমএল পেজ বা পেজের খণ্ডগুলি সংরক্ষণ করার জন্য ব্যবহার হতে পারে।

নিম্নে page caching এর একটি উদাহরণ দেওয়া হলো:

একটি ই-কমার্স ওয়েবসাইটে এমন একটি পেজ থাকতে পারে যা most popular products প্রদর্শন করে। এই পেজটি অনেক ব্যবহারকারীর দ্বারা ভিজিট করার সম্ভাবনা রয়েছে, তাই এই ধরণের পেজকে ক্যাশ করা উচিৎ।

যখন একজন ভিজিটর পেজটি ভিজিট করবে, তখন ই-কমার্স ওয়েবসাইটটি প্রথমে পেজটির একটি ক্যাশ সংস্করণ আছে কিনা তা পরীক্ষা করবে। যদি থাকে, তাহলে ই-কমার্স ওয়েবসাইট ভিজিটরের কাছে পেজের ক্যাশ করা সংস্করণটি পরিবেশন করবে।

এতে প্রতিবার যখন একজন ব্যবহারকারী উক্ত ই-কমার্স ওয়েবসাইটটি ভিজিট করবে তখন এটি প্রতিবার dynamically page তৈরির প্রয়োজন পড়বেনা। এতে উক্ত ই-কমার্স ওয়েবসাইটের কর্মক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হবে ।

আরেকটি উদাহরণ দেখুন :

একটি social media website মেমরিতে user profile পেজ এর একটি কপি সংরক্ষণ করতে page caching ব্যবহার করতে পারে। এতে ওয়েবসাইটটিকে ইউজারদের প্রোফাইল পেজগুলি আরও দ্রুত পরিবেশন করার অনুমতি দেবে, বিশেষ করে যারা অন্যান্য ইউজারদের প্রোফাইল পেজ গুলি ঘন ঘন ভিজিট করে তাদের জন্য৷

Page caching static pages, dynamic pages এবং এমনকি ব্যক্তিগতকৃত পেজ সহ যেকোন ধরণের ওয়েব পেজকে ক্যাশ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

এখানে page caching ব্যবহার করার কিছু সুবিধা দেওয়া হলো:

• ওয়েবসাইটের পারফরমেন্স উন্নত করবে।
• সার্ভারের লোড হ্রাস করবে।
• ব্যবহারকারীর অভিজ্ঞতা উন্নত করবে।
• ব্যান্ডউইথের ব্যবহার কমবে।

Page caching একটি পাওয়ারফুল টুল যা যেকোনো ওয়েবসাইটের কর্মক্ষমতা উন্নত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। যাইহোক, এটা মনে রাখা গুরুত্বপূর্ণ যে Page caching সবসময় উপযুক্ত নাও হতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, যদি একটি পেজের কনটেন্ট ঘন ঘন পরিবর্তন হয়, তাহলে Page caching কার্যকর নাও হতে পারে।

page caching কার্যকরভাবে ব্যবহার করার জন্য নিম্নে কিছু টিপস দেওয়া হলো:

• যে পেজগুলি প্রায়শই ভিজিট করা হয় কিন্তু প্রতিনিয়ত যার কনটেন্ট পরিবর্তন হয়না সেগুলি ক্যাশ করতে পারেন।
• যে পেজগুলি তৈরি করতে সবচেয়ে বেশি সময় নেয় সেগুলি ক্যাশে করতে পারেন ৷
• আকারে বড় পেজগুলি ক্যাশ করতে পারেন ।
• পেজগুলির কনটেন্ট পরিবর্তিত হলে ক্যাশে করা পেজগুলিকে বাতিল করে ক্যাশ আপ টু ডেট রাখুন৷

৩.API Response Caching:

latency অর্থাৎ পেজ লোডিং টাইম কমাতে এবং rate limit অতিক্রম এড়াতে external API রিকোয়েস্টের রেস্পন্স গুলো ক্যাশ করার জন্য ব্যবহার হতে পারে ।

নিম্নে API Response Caching এর একটি উদাহরণ দেওয়া হলো:

একটি weather app ইউজারের লোকেশনের জন্য বর্তমান আবহাওয়ার অবস্থা রিট্রিভ করতে একটি API ব্যবহার করে। আবহাওয়ার পরিস্থিতি খুব ঘন ঘন পরিবর্তিত হয় না, তাই app টি মেমরিতে আবহাওয়ার অবস্থার একটি কপি সংরক্ষণ করতে API response caching ব্যবহার করতে পারে। ইউজার যখন app টি খুলবে , app টি আবার API এ রিকোয়েস্ট করার পরিবর্তে ক্যাশ থেকে আবহাওয়ার অবস্থা রিট্রিভ করবে।

এতে উক্ত অ্যাপের loading speed উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হবে, বিশেষ করে যারা প্রায়শই অ্যাপটি খোলেন তাদের জন্য।

API response caching যে কোনো ধরনের API request এর response গুলোকে ক্যাশ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। এর মধ্যে GET requests, POST requests, PUT requests এবং DELETE requests অন্তর্ভুক্ত থাকতে পারে।

এখানে API response caching ব্যবহার করার কিছু সুবিধা দেওয়া হলো:

• API পারফরমেন্স উন্নত করবে।
• সার্ভারের লোড হ্রাস করবে।
• ব্যবহারকারীর অভিজ্ঞতা উন্নত করবে।
• ব্যান্ডউইথের ব্যবহার কমবে।

API response caching একটি পাওয়ারফুল টুল যা যেকোনো API-driven application এর কর্মক্ষমতা উন্নত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। যাইহোক, এটা মনে রাখা গুরুত্বপূর্ণ যে API response caching সবসময় উপযুক্ত নাও হতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, যদি API request এর response গুলো ঘন ঘন পরিবর্তন হয়, তাহলে API response caching কার্যকর নাও হতে পারে।

API response caching কার্যকরভাবে ব্যবহার করার জন্য নিম্নে কিছু টিপস দেওয়া হলো:

• সর্বাধিক ঘন ঘন এক্সেকিউটেড API রিকোয়েস্ট গুলির রেস্পন্স গুলি ক্যাশ করতে পারেন৷
• API request গুলির response গুলি ক্যাশ করুন যা এক্সেকিউট করতে সবচেয়ে বেশি সময় নেয়।
• সে সব API request এর response গুলি ক্যাশে করুন যা আকারে বড়।
• response গুলির ডেটা পরিবর্তিত হলে ক্যাশ করা response গুলিকে বাতিল করে ক্যাশে আপ টু ডেট রাখুন৷

৪.Content Delivery:

সার্ভারের লোড কমাতে এবং কন্টেন্ট ডেলিভারির গতি উন্নত করতে বিভিন্ন ধরণের content delivery networks (CDNs) এ media file গুলো, images এবং static asset গুলো ক্যাশ করার কাজে ব্যবহার করা যেতে পারে।

Content Delivery Network (CDN) হল একটি সার্ভারের distributed network যা কৌশলগতভাবে বিভিন্ন ভৌগলিক অবস্থানে web content গুলো , যেমন text, images, videos, scripts এবং অন্যান্য resource গুলি high availability এবং performance সহ ব্যবহারকারীদের কাছে পৌঁছে দেয় । CDN গুলি অরিজিন সার্ভারে (যে সার্ভারে মূল সামগ্রী হোস্ট করা হয়) লেটেন্সি কমিয়ে এবং লোড কমিয়ে content delivery এর speed, reliability এবং efficiency উন্নত করার জন্য ডিজাইন করা।

নিম্নে content delivery networks (CDNs) এর একটি উদাহরণ দেওয়া হলো:

অনেক image এবং video হোস্ট করে এমন একটি ওয়েবসাইট সারা বিশ্বে অবস্থিত এমন সার্ভারে image গুলো এবং ভিডিও গুলো ক্যাশ করার জন্য CDN ব্যবহার করা যেতে পারে। যখন একজন ব্যবহারকারী ওয়েবসাইটটি ভিজিট করেন, তখন ভিজিটরের সবচেয়ে কাছের CDN সার্ভার থেকে ছবি এবং ভিডিওগুলি পরিবেশন করা হবে। এতে উক্ত ওয়েবসাইটের লোডিং স্পীডকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করবে, বিশেষ করে যারা ওয়েবসাইটের মূল সার্ভার থেকে অনেক দূরে অবস্থিত তাদের জন্য।

আরেকটি উদাহরণ:

live video streaming অফার করে এমন একটি streaming service সারা বিশ্বে অবস্থিত সার্ভারগুলিতে লাইভ ভিডিও স্ট্রিমগুলি ক্যাশ করার জন্য একটি CDN ব্যবহার করতে পারে। যখন একজন ব্যবহারকারী একটি live video stream দেখেন, তখন স্ট্রিমটি ব্যবহারকারীর সবচেয়ে কাছের CDN সার্ভার থেকে পরিবেশন করা হবে। এতে উক্ত সাইটের ভিডিও বাফারিং কমাতে এবং সামগ্রিক স্ট্রিমিং অভিজ্ঞতা উন্নত করতে সাহায্য করতে পারে।

এখানে CDN caching ব্যবহার করার কিছু সুবিধা দেওয়া হলো:

• website এবং application এর পারফরমেন্স উন্নত করবে।
• সার্ভারের লোড হ্রাস করবে।
• ব্যবহারকারীর অভিজ্ঞতা উন্নত করবে।
• ব্যান্ডউইথের ব্যবহার কমবে।
• ওয়েবসাইটের scalability এবং reliability বৃদ্ধি করবে

CDN caching হল একটি শক্তিশালী টুল যা সারা বিশ্বের ব্যবহারকারীদের কাছে content সরবরাহ করে এমন যেকোনো ওয়েবসাইট বা অ্যাপ্লিকেশনের performance, scalability এবং reliability উন্নত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

CDN caching কার্যকরভাবে ব্যবহার করার জন্য নিম্নে কিছু টিপস দেওয়া হলো:

• সবচেয়ে ঘন ঘন অ্যাক্সেস করা হয় এ ধরণের content কে CDN caching করতে পারেন।
• এমন content কে করুন যা তৈরি করতে সবচেয়ে বেশি সময় লাগে।
• যেসব কন্টেন্ট খুব বড় আকারের এমন কনটেন্ট কে ক্যাশ করুন।
• contentপরিবর্তন হলে ক্যাশ করা content কে invalidating করে ক্যাশ আপ টু ডেট রাখুন।
• এমন একটি CDN ব্যবহার করুন যার সার্ভার সারা বিশ্বে অবস্থিত।