Caching, auf Deutsch Zwischenspeichern, ist ein Verfahren in der Informatik (IT, EDV & Webentwicklung), bei dem Kopien von Daten oder Dateien an einem vorübergehend zugänglichen Ort gespeichert werden, um den Zugriff darauf zu beschleunigen. Es wird häufig eingesetzt, um die Leistung von Computersystemen zu verbessern, indem die Notwendigkeit, Daten von langsameren Speichermedien zu holen, reduziert wird. Zudem wird die Bearbeitungsdauer (der Aufwand) von Prozessen auf dem Server (Dateispeicher + Datenbank) durch reduzierung von CPU, GPU und Ram-Speicher reduziert.

Was ist Caching und was bedeutet das? 🚀

Caching ist ein Prozess, bei dem Daten temporär an einem leicht zugänglichen Ort gespeichert werden, um schnellere Zugriffszeiten und eine effizientere Datenverarbeitung zu ermöglichen. Es spielt eine entscheidende Rolle in der Optimierung der Leistung von Webseiten, Anwendungen und Systemen.

Die 5 wichtigsten Punkte zum Thema Caching zusammengeasst:

1. Beschleunigung der Ladezeiten: Das gezielte Zwischenspeichern reduziert die Zeit, die benötigt wird, um Daten zu laden, indem es häufig angeforderte Inhalte im Speicher behält.
2. Reduzierung der Serverlast: Durch die Verringerung der Anzahl von Anfragen, die an den Backend-Server gestellt werden, können Ressourcen effizienter genutzt werden.
3. Verbesserung der Benutzererfahrung: Schnellere Antwortzeiten und eine effiziente Datenverarbeitung tragen zu einer besseren Benutzererfahrung bei.
4. Skalierbarkeit: Es ermöglicht dem Systemen, höheren Datenverkehr zu bewältigen, ohne dass zusätzliche Hardware erforderlich ist.
5. Kosteneffizienz: Durch die effiziente Nutzung von Ressourcen können Kosten gesenkt werden, insbesondere in Bezug auf Bandbreitenverbrauch und Servernutzung.

Welche Arten von Caching gibt es?

Caching kann in verschiedenen Formen und auf verschiedenen Ebenen eines IT-Systems implementiert werden.

Beginnen wir mit dem Browser-Caching, einer grundlegenden Form des Cachings, bei dem Website-Ressourcen auf dem lokalen Computer des Benutzers gespeichert werden. Dies ermöglicht es dem Browser, bei wiederholten Besuchen auf diese lokal gespeicherten Daten zuzugreifen, anstatt sie jedes Mal erneut vom Server herunterzuladen. Durch das Browser-Caching wird die Ladezeit von Websites erheblich verkürzt und die Benutzererfahrung verbessert.

Ein weiterer wichtiger Aspekt des Cachings ist das Server-Caching, bei dem Daten entweder direkt auf dem Webserver oder auf einem zwischengeschalteten Proxy-Server zwischengespeichert werden. Diese Methode ist effektiv, um die Last auf dem Backend-Server zu reduzieren und die Antwortzeiten für die Nutzer zu optimieren. Seiteninhalte, Datenbankabfragen oder sogar vollständige HTML-Seiten können auf diese Weise zwischengespeichert werden.

Das CDN-Caching, auch bekannt als Content Delivery Network-Caching, spielt eine entscheidende Rolle bei der Bereitstellung von Inhalten an ein globales Publikum. Durch die Speicherung von Kopien von Webinhalten auf geografisch verteilten Servern wird die Latenz reduziert, da Inhalte aus dem nächstgelegenen Server zum Benutzer geliefert werden. Dies ist besonders wichtig für Websites mit einem breiten internationalen Publikum.

Datenbank-Caching kommt ins Spiel, wenn Ergebnisse häufiger Datenbankabfragen gespeichert werden, um bei erneuten Anfragen Zeit zu sparen. Diese Methode optimiert die Leistung von Anwendungen, indem gespeicherte Ergebnisse abgerufen werden können, anstatt die Datenbank erneut durchsuchen zu müssen.

Application-Caching hingegen zielt darauf ab, Daten innerhalb einer Anwendung zu zwischenspeichern, oft in Form von Objekten oder teilverarbeiteten Ergebnissen, um wiederholte Verarbeitungsschritte zu vermeiden. Diese Methode trägt dazu bei, die Reaktionszeiten von Anwendungen zu verbessern und die Effizienz zu steigern.

Ein fortgeschrittener Ansatz ist das Distributed Caching, bei dem ein Netzwerk von verbundenen Caches über mehrere Server oder Standorte hinweg genutzt wird. Durch diese Methode wird eine noch schnellere Datenwiedergewinnung und eine höhere Skalierbarkeit erreicht, was insbesondere für komplexe Systeme von Vorteil ist.

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Zu guter Letzt bringt das Memory Caching eine zusätzliche Leistungssteigerung, indem speicherintensive Daten oder Anwendungsprozesse direkt im schnellen RAM gespeichert werden. Dies ermöglicht extrem schnellen Zugriff, da der RAM deutlich schneller ist als herkömmliche Festplatten oder sogar SSDs. Memory Caching ist daher eine effektive Methode zur Optimierung der Leistung von IT-Systemen.

Die Vorteile von Caching

Caching bietet eine Vielzahl von Vorteilen, die insbesondere für Webseiten und Onlineshops entscheidend sind. Diese Vorteile erstrecken sich von verbesserten Ladezeiten bis hin zur Senkung der Kosten und einer insgesamt gesteigerten Benutzererfahrung.

Verbesserte Ladezeiten

Durch das Speichern von Kopien von Dateien ermöglicht Caching schnelles Laden bei wiederholten Zugriffen, was die Ladezeiten für Endbenutzer erheblich beschleunigt und die Nutzung der Website effizienter gestaltet.

Verminderte Serverbelastung

Das Zwischenspeichern häufig angeforderter Daten reduziert die Anzahl der Anfragen an den Ursprungsserver, entlastet diesen und verringert das Risiko von Überlastungen, was zu einer stabileren und zuverlässigeren Leistung führt.

Erhöhte Skalierbarkeit

Effektives Caching ermöglicht Websites, leichter mit großem Website-Traffic umzugehen, ohne zusätzliche Hardware oder Ressourcen hinzufügen zu müssen. Dadurch wird die Website skalierbarer und besser in der Lage, Spitzenlasten zu bewältigen.

Senkung der Kosten

Weniger Serveranforderungen bedeuten geringeren Bedarf an Bandbreite und Verarbeitungskapazität, was zu niedrigeren Hosting-Kosten führen kann, eine kosteneffiziente Lösung für Betreiber.

Verbesserte Benutzererfahrung

Schnellere Ladezeiten und eine stabilere Website steigern die Benutzererfahrung erheblich, erhöhen die Zufriedenheit der Benutzer und fördern eine längere Verweildauer auf der Seite sowie mehr wiederkehrende Besuche.

Energieeffizienz und weniger Datenübertragung

Effizientes Caching reduziert nicht nur die Energieverwendung durch weniger Serveranfragen, sondern verringert auch die übertragene Datenmenge, besonders relevant für mobile Nutzer mit Datenlimits, was die Nutzererfahrung verbessert und Mobilfunkkosten senken kann.

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Welche Grundfunktionen hat also das Caching für eine Webseite oder Onlineshop?

Das Caching spielt eine entscheidende Rolle bei der Optimierung der Leistung und Benutzererfahrung von Webseiten und Onlineshops durch eine Vielzahl grundlegender Funktionen.

Durch das Speichern häufig angeforderter Daten wie HTML-Seiten, Bilder und Stylesheets im Cache können diese rasch geladen werden, wodurch die Webseite schneller erscheint und die Benutzer zufriedenstellender nutzen können.

Das Caching ermöglicht es, viele Daten direkt aus dem Cache zu laden, was die Anzahl der Anfragen an den Server deutlich verringert. Dies trägt zur Entlastung des Servers bei, was wiederum die Stabilität und Verfügbarkeit der Website erhöht.

Durch die Reduzierung der über das Internet zu übertragenden Datenmenge spart das Caching Bandbreite und ist besonders relevant, wenn viele Nutzer gleichzeitig auf die Website zugreifen.

Schnellere Ladezeiten sind ein Schlüsselfaktor für eine positive Benutzererfahrung. Eine schnell ladende Website lockt Nutzer an, erhöht das Engagement und führt zu einer insgesamt besseren Bindung der Besucher.

Die effektive Nutzung von Caching verbessert die Skalierbarkeit einer Website erheblich. Sie kann so besser auf steigenden Traffic reagieren, ohne dabei die Performance einzubüßen, was essenziell für wachsende Online-Präsenzen ist.

Weniger Serveranfragen und Bandbreitennutzung bedeuten auch geringere Hosting-Kosten, da weniger Ressourcen verbraucht werden. Dies trägt zu einer effizienten Ressourcennutzung und damit zu Kosteneinsparungen bei.

Insgesamt ermöglicht Caching, insbesondere in dynamischen Umgebungen wie Onlineshops, wo die Kundeninteraktion häufig und in Echtzeit erfolgt, eine effizientere und kosteneffektivere Webpräsenz.

Im Kontext von Webseiten, wie beim Einsatz des Plugins NitroPack für WordPress & WooCommerce*, hilft es, die Ladezeiten zu verkürzen. Dabei werden Teile der Webseite, wie HTML-Dokumente, Bilder oder JavaScript-Dateien, gespeichert, damit sie bei wiederholten Besuchen der Seite schneller vom Browser geladen werden können, anstatt sie jedes Mal neu vom Server abzurufen. Dies verbessert nicht nur die Benutzererfahrung, indem die Seiten schneller geladen werden, sondern kann auch die Belastung der Server reduzieren.

Siehe auch diesen Artikel:

Nitropack: Pagespeed Optimierung mit nur einem Klick ohne Einstellungen in unter 5 Minuten?

Welche Web-Caching-Technologien gibt es und werden am häufigsten genutzt?

Es gibt verschiedene Arten von Caching-Technologien und -Lösungen, die jeweils ihre eigenen Stärken und spezifischen Anwendungsfälle haben.

1. APCu (Advanced PHP Caching Utility): Dies ist ein freies PHP-Modul, das variable Daten im Speicher des Webserver-Prozesses speichert, um PHP-Leistungsverbesserungen durch Zwischenspeicherung von Zwischenergebnissen PHP-Codeausführungen zu bieten.
2. OPcache: Ein weiteres PHP-spezifisches Caching-Tool, das vorkompilierten PHP-Code im Speicher speichert, sodass der Server nicht jedes Mal, wenn eine PHP-Seite aufgerufen wird, den Code neu kompilieren muss. Dies kann die PHP-Ausführungszeit erheblich beschleunigen.
3. Redis: Ein in-Memory-Datenstruktur-Speicher, der als Datenbank, Cache und Message Broker verwendet wird. Redis unterstützt Datentypen wie Strings, Hashes, Listen, Sets und sortierte Sets mit Bereichsabfragen, was ihn sehr vielseitig macht. Redis wird oft für Caching eingesetzt, da es sehr schnell ist und Daten persistent speichern kann.
4. Memcached: Ein high-performance, verteiltes Memory-Caching-System, das hauptsächlich dazu dient, Daten und Objekte im RAM zu speichern, um die Datenbanklast zu verringern. Memcached ist einfach zu verwenden und wird oft für das Caching von Datenbankabfragen und Sessiondaten verwendet.
5. Varnish Cache: Ein leistungsstarker HTTP-Reverse-Proxy und Cache, der dazu dient, Inhalte zu speichern und schnell an Benutzer auszuliefern, wodurch die Belastung der Backend-Server verringert wird. Varnish ist besonders effektiv für Websites mit hohem Traffic.
6. Nginx Caching: Nginx kann als Reverse-Proxy und Cache für statische und dynamische Inhalte verwendet werden. Die Caching-Funktionalitäten von Nginx helfen dabei, die Last auf Anwendungsserver zu reduzieren und die Inhaltsauslieferung zu beschleunigen.
7. CDN Caching: Viele Content Delivery Networks (CDNs) bieten Caching-Services, die Inhalte an mehreren, geografisch verteilten Knotenpunkten speichern, um die Auslieferungsgeschwindigkeit zu maximieren und die Latenz zu minimieren.
8. Browser-Caching: Dieses Caching erfolgt auf der Seite des Benutzers, wobei Webbrowser wie Google Chrome, Mozilla Firefox und andere statische Inhalte wie HTML-Seiten, JavaScript-Dateien und Bilder speichern.

Diese verschiedenen Caching-Lösungen können kombiniert oder einzeln verwendet werden, abhängig von den spezifischen Bedürfnissen und Anforderungen der Website oder Anwendung.

Checkliste zum Thema Caching auf Ihrer Webseite oder Webshop

Wir haben eine Checkliste mit 11 Punkten zum Thema Caching vorbereitet, die Sie als Webseiten- oder Onlineshop-Betreiber durchführen sollten, um sicherzustellen, dass ihre Caching-Strategie effektiv ist:

1. Browser-Caching aktivieren: Stellen Sie sicher, dass Browser-Caching für statische Ressourcen wie Bilder, CSS- und JavaScript-Dateien aktiviert ist.
2. Ablaufzeiten für Caches festlegen: Konfigurieren Sie angemessene Ablaufzeiten für Ihre gecachten Inhalte. Längere Ablaufzeiten sind für selten geänderte Inhalte geeignet, während dynamische Inhalte kürzere Ablaufzeiten benötigen.
3. Verwendung eines Content Delivery Network (CDN): Prüfen Sie, ob ein CDN genutzt wird, um Inhalte schneller an Benutzer weltweit zu liefern.
4. Caching auf Serverebene überprüfen: Stellen Sie sicher, dass Ihr Webserver wie Apache oder Nginx richtig konfiguriert ist, um effektives Caching zu ermöglichen.
5. Datenbank-Caching optimieren: Überprüfen Sie, ob Caching-Mechanismen für wiederkehrende Datenbankabfragen eingerichtet sind, um die Belastung der Datenbank zu minimieren.
6. Caching-Plugins oder -Lösungen evaluieren: Nutzen Sie spezielle Caching-Plugins oder -Lösungen für Ihr Content-Management-System (CMS), wie z.B. WP Rocket oder NitroPack für WordPress.
7. Komprimierung aktivieren: Aktivieren Sie die Komprimierung von Webinhalten (z.B. GZIP), um die Größe der übertragenen Daten zu reduzieren und die Ladezeiten zu verbessern.
8. Mobiles Caching prüfen: Stellen Sie sicher, dass Caching auch auf mobilen Geräten effektiv funktioniert, da immer mehr Nutzer über mobile Endgeräte auf Webseiten zugreifen.
9. SSL/TLS-Caching konfigurieren: Überprüfen Sie, ob SSL/TLS-Session-IDs und -Tickets gecacht werden, um die Verbindungsaufbauzeiten zu reduzieren.
10. Cache-Monitoring und -Analyse: Implementieren Sie Tools zur Überwachung der Cache-Leistung, um Engpässe zu identifizieren und Optimierungen durchzuführen.
11. Cache-Löschstrategien festlegen: Entwickeln Sie einen Prozess für das gezielte Löschen von Caches, um sicherzustellen, dass Benutzer Zugang zu den neuesten Inhalten haben, ohne die Caching-Vorteile zu beeinträchtigen.

Durch das Abhaken dieser Punkte können Sie sicherstellen, dass ihr Caching effizient und wirksam ist, was zu einer schnelleren Webseite und einer verbesserten Benutzererfahrung führt.