Disk Cache: bu nədir, iOS disk keşi və iş prinsipləri

iOS-da Disk Cache nədir?

Disk Cache — eyni məlumatlara sonrakı sorğuları sürətləndirmək məqsədilə məlumatların cihazın daimi yaddaşında (flash yaddaş) müvəqqəti saxlanması texnologiyasıdır. RAM keşdən fərqli olaraq, Disk Cache tətbiq və hətta cihaz yenidən başladıldıqdan sonra da məlumatları qoruyur.

iOS iki əsas keşləşdirmə səviyyəsi təqdim edir: operativ (NSCache, yaddaş) və disk (URLCache, fayl sistemi). Disk keşi operativ keşdən 10–100 dəfə yavaşdır, lakin şəbəkə sorğusundan əhəmiyyətli dərəcədə sürətlidir — fərq 2–3 sıra təşkil edə bilər. Optimal strategiya iki səviyyəli keşdən istifadə edir: isti məlumatlar üçün yaddaş, soyuq məlumatlar üçün disk.

Apple Performance Optimization Guide, 2023-ə görə, düzgün konfiqurasiya edilmiş Disk Cache təkrar baxışlarda məzmun yükləmə vaxtını 60–80% azaldır və trafik istehlakını 40–70% aşağı salır. Media məzmunu olan tətbiqlər üçün (şəkillər, video, audio) keşləşdirmə UX üçün kritik amildir.

URLCache: daxili keşləşdirmə mexanizmi

URLCache — URLSession sorğuları üçün birləşdirilmiş keşi tətbiq edən daxili Foundation sinifidir. O, server cavablarını avtomatik olaraq diskdə və yaddaşda saxlayır, Cache-Control, Expires və ETag HTTP başlıqları əsasında keş ölçüsünü və invalidasiya siyasətlərini idarə edir.

import Foundation

let cache = URLCache(
    memoryCapacity: 50 * 1024 * 1024,
    diskCapacity: 200 * 1024 * 1024,
    diskPath: "network-cache"
)

URLCache.shared = cache

let config = URLSessionConfiguration.default
config.urlCache = cache
config.requestCachePolicy = .returnCacheDataElseLoad

let session = URLSession(configuration: config)

Keşləşdirmə siyasətləri URLCache keşlənmiş məlumatlardan nə vaxt istifadə ediləcəyini və nə vaxt yeni sorğu yerinə yetiriləcəyini müəyyən edir. Əsas siyasətlər: useProtocolCachePolicy (server başlıqları əsasında), reloadIgnoringLocalCacheData (həmişə serverdən), returnCacheDataElseLoad (əvvəlcə keş), returnCacheDataDontLoad (yalnız keş — oflayn rejim).

Cache-Control — serverin cavabla birlikdə göndərdiyi HTTP başlığıdır, max-age (saniyələrlə ömür müddəti), must-revalidate (aktuallığı yoxlamaq), no-cache (yoxlamadan istifadə etmə) və no-store (keşləmə) göstərir. iOS useProtocolCachePolicy siyasəti ilə URLCache istifadə edərkən bu başlıqlara avtomatik olaraq ciddi riayət edir.

Fərdi keşləşdirmə strategiyaları və invalidasiya

Fərdi keş daxili URLCache kifayət etmədikdə lazımdır: işlənmiş şəkillərin, seriallaşdırılmış məlumat modellərinin və ya hesablama nəticələrinin saxlanması üçün. Belə hallarda tərtibatçı tətbiqin Sandbox-dakı Caches kataloqu əsasında öz keşləşdirmə sistemini yaradır.

class DiskCache<T: Codable> {
    private let cacheDir: URL
    private let encoder = JSONEncoder()
    private let decoder = JSONDecoder()

    init() {
        let paths = FileManager.default
            .urls(for: .cachesDirectory,
                     in: .userDomainMask)
        cacheDir = paths[0].appendingPathComponent(
            "data-cache", isDirectory: true
        )
        try? FileManager.default
            .createDirectory(at: cacheDir,
                             withIntermediateDirectories: true)
    }

    func set(value: T, for key: String) {
        let url = cacheDir.appendingPathComponent(
            SHA256.hash(key)
        )
        if let data = try? encoder.encode(value) {
            try? data.write(to: url)
        }
    }

    func get(for key: String) -> T? {
        let url = cacheDir.appendingPathComponent(
            SHA256.hash(key)
        )
        guard let data = try? Data(contentsOf: url) else { return nil }
        return try? decoder.decode(T.self, from: data)
    }

    func clearAll() {
        try? FileManager.default
            .removeItem(at: cacheDir)
    }
}

Keşin invalidasiya strategiyaları saxlanılan məlumatların nə vaxt köhnəlmiş sayılacağını müəyyən edir: TTL (Time-To-Live) — məlumatlar yazıldıqdan sonra sabit müddət yaşayır; event-driven — hadisənin baş verməsi ilə invalidasiya (məsələn, serverdə məlumatların yenilənməsi); version-based — API versiyası və ya məlumat formatı dəyişdikdə invalidasiya; LRU (Least Recently Used) — ölçü limiti aşıldıqda ən az istifadə olunan qeydlərin avtomatik silinməsi.

Praktiki qayda: TTL proqnozlaşdırıla bilən şəkildə köhnələn xəbərlər və məzmun üçün uyğundur. Event-driven — push bildirişləri vasitəsilə server tərəfindən idarə olunan məlumatlar üçün. Version-based — konfiqurasiyalar və məlumat modelləri keşi üçün. LRU — məhdud disk sahəsi olan media faylları üçün universal seçimdir.

Keşin performansı və məhdudiyyətləri

Disk Cache performansı hit ratio ilə ölçülür — şəbəkəyə müraciət etmədən keşdən ödənilən sorğuların faizi. Yaxşı konfiqurasiya edilmiş şəkil keşi üçün tipik hit ratio 70–90%, API cavabları üçün 40–60%, axın videoları üçün 30–50% təşkil edir.

iOS-da Disk Cache məhdudiyyətləri: sistem diskdə yer çatışmazlığı olduqda istənilən vaxt Caches kataloqunun məzmununu silə bilər. Bu davranış konfiqurasiya edilə bilməz — iOS keş fayllarının nə vaxt və hansının silinəcəyinə özü qərar verir. Buna görə də keş şəbəkədən və ya digər mənbələrdən bərpa edilə bilməyən məlumatları ehtiva etməməlidir.

Flash yaddaşa təsir: Disk Cache-ə tez-tez yazma flash yaddaşın aşınmasını sürətləndirir. iOS aşınmanı minimuma endirmək üçün TRIM və wear leveling istifadə edir, lakin tərtibatçılara həddindən artıq yazmadan qaçmaq tövsiyə olunur: eyni fayl üçün keşi 5 dəqiqədən tez yeniləməmək; kiçik yazmaları bir yerdə qruplaşdırmaq; diskdə saxlanması tələb olunmayan müvəqqəti məlumatlar üçün NSCache istifadə etmək.

iOS-da keşləşdirmənin ən yaxşı təcrübələri

İki səviyyəli keş — iOS tətbiqləri üçün standart arxitektura: tez-tez müraciət edilən məlumatlar üçün yaddaş (NSCache) və seanslar arasında saxlanmalı olan məlumatlar üçün disk (URLCache və ya fərdi). Yaddaşda ömür müddəti — dəqiqələr, diskdə — saatlar və ya günlər.

Şəkillərin keşləşdirilməsi: avtomatik invalidasiya, yaddaş idarəetməsi və asinxron disk yazması ilə iki səviyyəli keş tətbiq edən ixtisaslaşmış kitabxanalardan (Kingfisher, SDWebImage, Nuke) istifadə edin. Şəkil keşinin müstəqil tətbiqi dekodlaşdırma, rəng məkanı və miqyaslamanın nəzərə alınmasını tələb edir.

Keş və təhlükəsizlik: məxfi məlumatları (şifrələr, tokenlər, şəxsi məlumatlar) şifrələmədən diskdə keşləməyin. URLCache standart olaraq məlumatları şifrələmir — həssas məzmun üçün NSFileProtection və ya tətbiq səviyyəsində şifrələmədən istifadə edin. Avtorizasiya ilə şəbəkə sorğuları üçün .reloadIgnoringLocalCacheData siyasətindən istifadə edin.

Keş monitorinqi: hit ratio, cari keş ölçüsü və dəqiqədə yazma sayını izləyin. Əgər hit ratio 30% -dən aşağı düşərsə, keş səmərəsizdir və strategiya nəzərdən keçirilməli və ya ölçü artırılmalıdır. Point-Free (2024)-ə görə, keş monitorinqi iOS tətbiqlərinin performans optimallaşdırmasının ən az qiymətləndirilən təcrübələrindən biridir.