Was ist Caching und wie wird eine Website gecached?

Was ist Caching und wie wird eine Website gecached?

Caching ist eine Methode zum Speichern und Abrufen von Daten, um die Performance einer Anwendung oder Website zu verbessern. Wenn ein Benutzer eine bestimmte Website zum ersten Mal besucht, stellt er vielleicht fest, dass sie langsam lädt. Bei späteren Besuchen lädt sie jedoch schneller. Der Grund dafür ist, dass der Browser den gesamten Inhalt der Website beim ersten Besuch herunterlädt. Wenn der Benutzer also das nächste Mal dieselbe Website besucht, steht der Inhalt bereits bereit und wartet, was die Ladezeiten der Seite verkürzt.

Dies ist nur eine der Möglichkeiten, wie das Caching das Surferlebnis im Internet verbessert. Ganz gleich, ob Sie Endbenutzer oder Geschäftsinhaber sind, das Verständnis des Caching kann Ihnen helfen, seine Bedeutung zu erkennen. Wenn Sie ein Unternehmen besitzen, kann das Caching Möglichkeiten zur Optimierung Ihrer Online-Präsenz und zur Verbesserung der Kundenerfahrung aufzeigen.

In diesem Artikel erfahren Sie, was Caching ist, wie eine Website zwischengespeichert wird, welche Arten von Caching es gibt und wie und warum es in verschiedenen Branchen eingesetzt wird. Am Ende dieses Artikels werden Sie verstehen, wie das Caching Ihre Online-Aktivitäten ankurbeln und Ihnen in vielerlei Hinsicht zugutekommt.

Was ist Caching?

Unter Caching versteht man das Speichern von Kopien von Daten oder Dateien an einem temporären Speicherort, dem sogenannten Cache. Ein Cache ist eine Hochgeschwindigkeits-Datenspeicherebene, die von Computern oder Geräten für den schnellen Zugriff auf häufig verwendete Daten verwendet wird. Die zwischengespeicherten Daten werden vorübergehend im Speicher oder auf der Festplatte gespeichert, um die Leistung zu verbessern und die Serverlast zu verringern. Verschiedene Softwareanwendungen und Systeme verwenden Caching, um ihre Performance zu verbessern.

Wenn ein Benutzer Daten anfordert, die bereits im Cache gespeichert sind, kann der Cache die Daten sofort bereitstellen, ohne sie aus der ursprünglichen Quelle abrufen zu müssen. Dies führt zu einer erheblichen Verbesserung der Leistung, insbesondere bei häufig aufgerufenen Daten.

Was sind einige Beispiele für Caching?

Es gibt viele verschiedene Arten des Caching, aber einige der gängigsten sind:

  • Webbrowser: Webbrowser verwenden einen Cache, um Websitedaten zu speichern, einschließlich HTML-Dateien, Multimedia (wie Bilder und Videos) und Skripte. Dies ermöglicht schnellere Ladezeiten für nachfolgende Besuche der Website.
  • Domain Name System (DNS): Caching ermöglicht es DNS-Servern und -Clients, DNS-Einträge für einen bestimmten Zeitraum lokal zu speichern. Durch das Zwischenspeichern von DNS-Einträgen können DNS-Server und DNS-Auflöser die Anzahl der Anfragen an die autoritativen DNS-Server reduzieren, was zu einer schnelleren und effizienteren Auflösung von Domain-Namen führt.
  • Content Delivery Network (CDN): Die Verwendung eines Caches speichert Inhalte, auf die häufig zugegriffen wird, was zu einer geringeren Serverlast und Latenz führt. Wenn eine Anfrage gestellt wird, wird eine lokale Kopie des Inhalts von einem nahe gelegenen Präsenzpunkt geliefert. Dies führt zu schnelleren Ladezeiten und einem verbesserten Benutzererlebnis.
  • Computersysteme: Der CPU-Cache ist eine Art temporärer Speicher, der in den Prozessorchip eines Computers eingebaut ist. Diese Funktion ermöglicht einen schnelleren Zugriff auf häufig genutzte Daten, indem sie die Anzahl der Zugriffe der CPU auf langsamere Speichertypen reduziert.
  • Content-Management-Systeme (CMS): CMS-Plattformen wie WordPress nutzen das Browser-Caching, um die Leistung einer Website zu verbessern, indem sie Kopien statischer Seiten auf dem lokalen Computer des Benutzers im Cache speichern. Dies ermöglicht eine schnelle Bereitstellung der zwischengespeicherten Dateien als Antwort auf alle nachfolgenden Anfragen an die Website.

Was sind die Vorteile des Caching?

Caching bietet zahlreiche Vorteile für einzelne Benutzer, Netzwerksysteme und Unternehmen und verbessert das gesamte digitale Erlebnis. Schauen wir uns die wichtigsten Vorteile an.

  • Schnelleres Web-Browsing: Caching beschleunigt das Web-Browsing, indem es schnell auf Daten aus dem Cache zugreift, anstatt sie jedes Mal von der ursprünglichen Quelle abzurufen, und so das gesamte Browsing-Erlebnis verbessert.
  • Reduzierte Datennutzung: Auf Mobilgeräten verbessert das Caching die Leistung, indem es die Datennutzung reduziert, insbesondere bei Anwendungen, die häufigen Datenzugriff erfordern.
  • Reduzierter Netzwerkverkehr: Caching reduziert den Netzwerkverkehr, indem Kopien der Daten näher am Benutzer gespeichert werden. Dies kann dazu beitragen, die Performance zu verbessern und die Latenzzeit zu verringern.
  • Reduzierte Serverlast: Durch die Speicherung von Serverdaten, auf die häufig zugegriffen wird, kann die Bandbreitennutzung reduziert werden, was wiederum die Hostingkosten für Websites mit hohem Datenverkehr senken kann.
  • Verbesserte Zuverlässigkeit: Die Zuverlässigkeit wird durch die Zwischenspeicherung verbessert, da das Caching eine Sicherungskopie der Daten liefert. Wenn die primäre Datenquelle nicht mehr verfügbar ist, kann der Cache verwendet werden, um den Zugriff auf die Daten zu ermöglichen.

Nachdem wir nun erklärt haben, was Caching ist und welche Vorteile es bietet, wollen wir uns nun der Funktionsweise zuwenden.

Wie funktioniert Caching?

Wir haben bereits erörtert, was Caching ist, haben Beispiele für die Funktionsweise und die Vorteile betrachtet. Werfen wir jetzt einen genaueren Blick darauf, wie Caching hinter den Kulissen funktioniert.

  1. Der Benutzer öffnet eine Website wie www.example.com in seinem Browser.
  2. Der Cache prüft, ob das angefragte Asset, also die Website example.com, bereits vorhanden ist. Dies kann entweder im Browser-Cache oder im CDN sein.
  3. Wenn die angeforderte Datei bereits im Cache-Speicher gespeichert ist, gilt dies als Cache Hit und die Datei wird aus dem Cache bereitgestellt, sodass der Benutzer schnell auf die Website zugreifen kann.
Bei einem Cache Hit stellt der Benutzer eine Anfrage an den Cache-Server, und der Cache-Server gibt eine Antwort an den Client zurück
Bei einem Cache Hit gibt der Cache eine Antwort an den Client zurück
  1. Wenn eine angeforderte Datei während der Asset-Anfrage nicht im Cache gefunden wird, spricht man von einem Cache Miss. Das Asset wird dann von seiner primären Quelle abgerufen, was zu einer langsameren Ladezeit für den Benutzer führt.
Bei einem Cache Miss stellt der Benutzer eine Anfrage an den Cache-Server, der Cache-Server stellt eine Anfrage an das primäre Asset, und die Antwort an den Client ist langsamer
Bei einem Cache Miss kann das Asset nicht vom Cache-Server abgerufen werden und muss von der primären Quelle zurückgegeben werden

Auch wenn es einige Unterschiede zwischen den Anbietern gibt, ist das Gesamtverfahren für die meisten Caching-Szenarien grundsätzlich gleich.

Um die Vorteile des Caching vollständig zu verstehen, müssen wir uns auch mit dem DNS- und CDN-Caching beschäftigen. Das DNS, oder Domain Name System, dient als Rückgrat des Internets und erlaubt Benutzern, einen Domain-Namen (wie www.example.com) in den Browser einzugeben und über eine IP-Adresse, die aus einer Reihe von Zahlen oder Zahlen und Buchstaben besteht, auf die gewünschte Website zuzugreifen. Ein CDN (Content Delivery Network) ist ein geografisch verteiltes Netzwerk von Servern, die Dienste physisch näher an den Endnutzer bringen. Das CDN ist eine wichtige Weblösung für Geschäftsinhaber, um eine schnelle und optimale Leistung ihrer Website oder Anwendungen zu gewährleisten. Schauen wir uns nun den Zusammenhang mit dem Caching an.

Wie optimiert ein DNS-Cache das Surfen im Internet?

DNS-Caching ermöglicht einem Server oder Client, DNS-Einträge lokal zu speichern und sie bei Bedarf in der Zukunft wieder zu verwenden. Dafür wird für jeden DNS-Eintrag ein TTL-Wert (Time to live) verwendet. Dieser Wert gibt an, wie lange (in Sekunden) ein DNS-Client oder -Server einen Eintrag zwischenspeichern kann. Verschiedene Anwendungen haben unterschiedliche Richtlinien für das Caching von DNS-Daten. Chrome speichert zum Beispiel bis zu 1.000 Datensätze für eine Minute.

Das DNS-System umfasst mehrere Schritte, die ausgeführt werden müssen, bevor die Website auf dem Bildschirm des Benutzers erscheint. Wenn Sie mehr über diesen Prozess erfahren möchten, lesen Sie unseren umfassenden DNS-Leitfaden. Hier ist eine vereinfachte Version der Funktionsweise von DNS aus der Sicht des Benutzers.

  1. Ein Benutzer gibt eine Website-URL (wie www.example.com) in den Browser ein.
  2. Der Computer sucht mithilfe eines DNS-Servers nach der IP-Adresse dieser Website.
  3. Der DNS-Server überprüft seinen Cache, um festzustellen, ob er die IP-Adresse bereits besitzt.
  4. Wenn der Cache die IP-Adresse nicht hat, bittet der DNS-Server andere „autoritative Nameserver“, bei der Suche nach der IP-Adresse zu helfen.
  5. Die autoritativen Nameserver antworten mit der IP-Adresse und einem TTL-Wert, der angibt, wie lange der DNS-Eintrag zwischengespeichert werden soll.
  6. Der DNS-Server speichert die IP-Adresse und den TTL-Wert für eine bestimmte Zeit auf der Grundlage seiner Einstellungen und des vom autoritativen Namensserver bereitgestellten TTL-Werts.
  7. Wenn der DNS-Eintrag abläuft, fragt der DNS-Server den autoritativen Namensserver erneut ab, um die aktualisierte IP-Adresse und den TTL-Wert zu erhalten.
Der DNS-Auflösungs- und Caching-Prozess mit Anfragen und Auflösungen zwischen dem Client, dem DNS-Server und dem autoritativen Namensserver
Der DNS-Auflösungs- und Caching-Prozess

Nachdem wir nun die Bedeutung des DNS-Cachings für das Funktionieren des Internets verstanden haben, sollten wir unsere Aufmerksamkeit auf einen anderen entscheidenden Faktor richten: das Content Delivery Network (CDN). Das CDN spielt eine wichtige Rolle dabei, das Internet schneller und zuverlässiger zu machen.

Wie verwendet ein CDN Caching?

CDNs verwenden Caching-Server, um die Bereitstellung von Inhalten an verschiedenen Orten der Welt zu verbessern. Stellen Sie sich ein Netzwerk von weltweit verteilten Servern vor, auf denen Website-Inhalte gespeichert sind. Diese Server werden Präsenzpunkte oder Edge-Server genannt. Durch die Duplizierung häufig angeforderter Inhalte können CDNs Inhalte schneller bereitstellen und die Belastung von Websites und Anwendungen verringern, indem sie Inhalte von nahegelegenen Präsenzpunkten bereitstellen. Um mehr über das CDN zu erfahren, lesen Sie unseren CDN-Artikel.

Nachfolgend finden Sie eine vereinfachte Schritt-für-Schritt-Anleitung, wie CDN-Caching funktioniert:

  1. Ein Benutzer fordert Inhalte von einer Website an, indem er die URL in seinen Browser eingibt.
  2. Die Anfrage wird an den nächstgelegenen Präsenzpunkt-Server im CDN gesendet.
  3. Der Server überprüft, ob er den angeforderten Inhalt in seinem Cache hat. Wenn dies der Fall ist, sendet er ihn sofort an den Browser des Benutzers zurück.
  4. Wenn der Präsenzpunkt-Server den Inhalt nicht in seinem Cache hat, leitet er die Anfrage an den Herkunftsserver weiter, auf dem der Inhalt gespeichert ist.
  5. Der Herkunftsserver sendet den Inhalt zurück an den Präsenzpunkt, der ihn an den Browser des Benutzers sendet und für zukünftige Anfragen zwischenspeichert.
  6. Andere Präsenzpunkt-Server im CDN speichern die Inhalte ebenfalls im Cache. Wenn also ein anderer Benutzer, der sich in der Nähe eines anderen Präsenzpunktes befindet, dieselben Inhalte anfordert, können diese von einem Server in seiner Nähe bereitgestellt werden, was die Latenzzeit verringert und die Leistung verbessert.
  7. Der Inhalt wird für eine bestimmte Zeit zwischengespeichert, je nach den Einstellungen des CDN und des Herkunftsservers der Website. Wenn der Cache abläuft, wird der Vorgang wiederholt und der Inhalt kann erneut vom Herkunftsserver bereitgestellt werden.
Ein einziger Herkunftsserver bedient Anfragen von mehreren geografisch verteilten Präsenzpunkten, und diese stellen Inhalte in den Cache, um sie an Clients in der Nähe zu liefern
Beziehung zwischen Benutzern, Präsenzpunkten und Herkunftsserver

Das CDN-Caching bietet zwei entscheidende Vorteile. Erstens wickelt der Präsenzpunkt/Edge-Server des CDN einen erheblichen Teil des Webtraffics ab, indem er Inhalte aus seinem Cache abruft. Der Herkunftsserver wird daher also entlastet. Zweitens: Wenn der Herkunftsserver Probleme hat, sind die im Cache des CDN gespeicherten Inhalte für die Benutzer weiterhin verfügbar. So können Website-Eigentümer Probleme mit dem Herkunftsserver beheben, während das CDN nahtlos Inhalte aus seinem Cache liefert.

Anwendungsfälle von Caching in verschiedenen Branchen

Sehen wir uns einige typische Anwendungen des Caching in verschiedenen Branchen an, zusammen mit Beispielen und Vorteilen.

Branche/BereichAnwendungsfallReales SzenarioVorteile
E-CommerceProduktseitenEine E-Commerce-Website legt Produktseiten, die stark frequentiert werden, im Cache ab, um die Serverlast zu verringern und die Ladezeiten für die Benutzer zu verbessern.Höhere Konversionsraten, geringere Serverkosten
Medien-StreamingVideoinhalteEin Medien-Streaming-Dienst speichert häufig gesehene Videos im Cache, um die Pufferzeiten zu verkürzen und die Benutzerfreundlichkeit zu verbessern.Schnellere Videowiedergabe, geringere Serverbelastung, verbesserte Benutzerbindung
FinanzenFinanzdatenEin Finanzdienstleistungsunternehmen speichert häufig abgerufene Finanzdaten im Cache, um die Zeit zu verkürzen, die Mitarbeitende oder Benutzer für den Zugriff auf Informationen wie Aktienkurse, Nachrichten und Marktdaten benötigen.Höhere Produktivität, geringere Serverkosten, verbesserte Datensicherheit
GamingSpielressourcenEin Videospielunternehmen kann häufig genutzte Spielinhalte wie Texturen, Modelle und Level speichern.Schnellere Ladezeiten für Spiele, geringere Serverbelastung, verbesserte Benutzerfreundlichkeit
GesundheitswesenPatientenaktenEin Gesundheitsdienstleister speichert Patientendaten wie häufig abgerufene medizinische Daten, Patientenakten, Testergebnisse und Bildgebungsdaten.Verbesserte Patientenversorgung, erhöhte Produktivität, reduzierte Serverkosten
BildungBildungsinhalteEine Online-Bildungsplattform speichert häufig aufgerufene Bildungsinhalte wie Kursmaterialien, Vorlesungsmitschriften und Aufgaben.Höhere Geschwindigkeit der Website, bessere Einbindung von Professoren und Studenten, geringere Serverkosten

Wie verbessern das DNS-Hosting und CDN von Gcore die Web-Performance?

Wir nutzen das Caching, um den Online-Betrieb in verschiedenen Branchen zu verbessern. Unsere Lösungen, einschließlich DNS-Hosting und CDN, sind global, skalierbar und kosteneffizient und ermöglichen unseren Kunden schnelle Websites, Anwendungen und Downloads. Schauen wir uns die Funktionen der DNS- und CDN-Dienste von Gcore an, und wie Website- und Geschäftsinhaber davon profitieren können.

DNS-Hosting

Schnelles und zuverlässiges DNS-Hosting hat für uns oberste Priorität. Wie bereits erwähnt, spielt das DNS-Caching eine entscheidende Rolle bei der Optimierung der Anwendungs- und Browsing-Geschwindigkeit. Beim Gcore DNS-Hosting konzentrieren wir uns auf drei wichtige Prioritäten:

  1. Überlegene Performance: Globale minimale Antwortzeiten garantieren, dass Ihre Anwendungen schnell und reibungslos geladen werden und erfüllen die Erwartungen Ihrer Benutzer an einen schnellen und problemlosen Zugriff.
  2. Kritische Verfügbarkeit: Stellen Sie die Verfügbarkeit und Reaktionsfähigkeit Ihrer Dienste im Falle von DDoS-Angriffen, Wartungsfehlern und anderen Vorfällen sicher.
  3. Verbesserte Produktivität:Verbessern Sie Ihre DevOps-Erfahrung mit einer umfangreichen API, die verschiedene nützliche Integrationen enthält, die alle sofort für die Bereitstellung verfügbar sind.

Das Gcore DNS-Hosting ist reich an Funktionen und umfasst folgende Vorteile:

  • Anycast-Routing: Um unsere DNS-Infrastruktur auf globaler Ebene zu verbessern, verwenden wir Anycast-Routing. Bei dieser Methode wird mehreren Servern, die sich in verschiedenen Regionen befinden, dieselbe IP zugewiesen, sodass der nächstgelegene Server sofort auf alle Anfragen reagieren kann.
  • GeoDNS-Funktionalität. Unser DNS-Hosting-Service kann Ihnen helfen, die Leistung Ihrer Webdienste zu verbessern, indem Sie einen GeoDNS-Mechanismus nutzen. Dies ermöglicht maßgeschneiderte DNS-Antworten auf der Grundlage des Standorts des Clients, d. h. Benutzer werden je nach ihrem geografischen Standort an den nächstgelegenen Server weitergeleitet. Ein Benutzer in Asien wird an einen asiatischen Server weitergeleitet, während ein Benutzer in Europa an einen europäischen Server weitergeleitet wird.

Erfahren Sie mehr über das Gcore DNS-Hosting.

CDN der nächsten Generation

Bei uns dreht sich alles um Geschwindigkeit und Flexibilität. Mit dem Gcore CDN sorgen wir dafür, dass Ihre Website blitzschnell funktioniert und ein weltweites Publikum erreicht. Um die Geschwindigkeit Ihrer Website, Anwendungen und Downloads zu beschleunigen, bietet unser CDN:

  • Weltweite niedrige Latenz: Unser CDN ermöglicht es, dass das Hosting Ihrer App so aussieht, als befände es sich immer am selben Ort wie Ihre Benutzer, sodass diese nahtlosen Zugriff haben.
  • Dynamische Inhaltsbeschleunigung:Unsere Beschleunigung dynamischer Inhalte verbessert die Leistung Ihrer Webanwendungen und beschleunigt die Lieferzeiten.
  • Hervorragende Verfügbarkeit:Unser CDN schützt Ihren Server effektiv vor Überlastung bei unerwarteten Datenverkehrsspitzen oder DDoS-Angriffen.

In diesem Artikel haben wir bereits erläutert, wie CDN-Caching funktioniert und wie wichtig Präsenzpunkte/Edge-Server sind. Wir bei Gcore wissen, wie wichtig das ist. Deshalb haben wir in unser globales Netzwerk investiert, um Sie von der Last des Kaufs einer teuren Infrastruktur zu befreien. Hier sind einige unserer beeindruckenden Eckdaten:

  • 140+ Präsenzpunkte weltweit
  • 110+ Tbps Netzkapazität
  • 85 % durchschnittliche Cache-Trefferquote
  • 2.000.000+ Anfragen pro Sekunde
  • 30 ms durchschnittliche Latenz weltweit
  • 14 Tbps tägliche Spitzenbandbreite

Erfahren Sie mehr über das Gcore CDN und sehen Sie sich unser globales Netzwerk an.

Fazit

Beim Caching werden häufig verwendete Daten vorübergehend zwischengespeichert, wodurch sich die Abrufzeit von der Quelle verringert und die Geschwindigkeit der Website, die Anwendungsleistung und die Benutzerfreundlichkeit verbessert werden. DNS und CDN gehören zu den wichtigsten Beispielen für diese Technologie, die einen schnellen Zugriff auf Online-Inhalte ermöglicht. DNS- und CDN-Caching kann Unternehmen dabei helfen, die Performance ihrer Website zu verbessern und die Absprungrate zu senken. So können regelmäßige Benutzer schnellere Ladezeiten und ein besseres Surferlebnis genießen.

Wir bei Gcore wissen, dass Caching für die Performance entscheidend ist. Das CDN der nächsten Generation und DNS-Hosting von Gcore nutzen das Caching, um die Performance von Websites und Anwendungen zu verbessern, indem sie die Ladezeiten von Websites und die DNS-Suchzeiten reduzieren. Wenn Sie Fragen haben oder Hilfe bei den ersten Schritten benötigen, können Sie unsere Expertenkontaktieren. Wir helfen Ihnen gerne!

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