Caching, la soluzione per applicativi veloci, affidabili ed efficienti

Le prestazioni degli applicativi digitali sono fondamentali per il successo di qualsiasi business moderno. In questo contesto, il caching è una strategia altamente efficace per ottimizzare le performance, riducendo i tempi di accesso ai dati e migliorando l’efficienza complessiva. Questa tecnica consente di memorizzare temporaneamente le informazioni in posizioni più rapide da raggiungere, accelerando il caricamento delle applicazioni e alleggerendo il carico sui sistemi, favorendo così operazioni più veloci e fluide.

Il legame tra business e le performance delle applicazioni

Qualsiasi business si fonda su applicativi digitali a supporto dei processi interni, delle comunicazioni, del rapporto con il cliente e della produttività. I contesti sono diversi, ma l’esigenza di applicazioni sempre accessibili, scattanti e reattive è comune a tutti, soprattutto quando è coinvolto il core business e, magari, le aziende devono rispondere a requisiti di compliance che coinvolgono le loro applicazioni.

Come soddisfare questa esigenza? Il miglioramento, o il mantenimento di elevate prestazioni, non può prescindere da una progettazione del software attenta e scalabile, sia in senso verticale che orizzontale. Tuttavia, entrambe le strategie hanno dei limiti e, soprattutto, costi crescenti, poiché la continua moltiplicazione di nodi e database implica un forte aumento di complessità infrastrutturale. A queste sfide si aggiunge la necessità di mantenere la sostenibilità economica del progetto, ottimizzando il rapporto tra risorse impiegate e valore generato.  

Caching, la strategia ideale per le prestazioni e la scalabilità dei sistemi

Il caching è una tecnica il cui fine è ridurre il carico su risorse critiche come database e API, aumentando al contempo la velocità di accesso ai dati. Spiegato in modo semplice, caching significa memorizzare temporaneamente i dati, i file e le informazioni più richieste o difficili da fornire (es, calcoli complessi) in una posizione facilmente accessibile e su hardware ad accesso rapido (es, la RAM), così da garantire un’esperienza utente ottimale, massima scalabilità e una gestione oculata dei costi.

Il concetto di caching nasce dalla diversità delle tipologie e tecnologie di storage, ognuna con caratteristiche specifiche in termini di prestazioni, costi e casi d’uso. La memoria dedicata al caching è progettata con un obiettivo prioritario: massimizzare la velocità di accesso ai dati sacrificando la capacità complessiva. I dati, infatti, rimangono memorizzati nel loro sistema di origine, ma una copia di quelli più frequentemente richiesti o costosi da calcolare (o recuperare) viene trasferita in-memory per ottenere tempi di accesso estremamente rapidi, sfruttando solitamente la velocità della RAM, che è di ordini di grandezza superiore rispetto a quella di uno storage tradizionale.

Diverse tipologie di caching, compreso quello distribuito

Il caching in-memory, per quanto rapido ed efficiente, non copre da solo le esigenze di tutte le applicazioni moderne, soprattutto quelle progettate per operare su larga scala. Una delle alternative più potenti è il Distributed Caching, che appunto distribuisce i dati della cache su più nodi all’interno di un cluster. Questo approccio permette di scalare orizzontalmente, aggiungendo nuovi nodi per gestire volumi di richieste sempre più elevati, e garantisce una maggiore resilienza. Soluzioni di Distributed Caching (Redis, per esempio) sono fondamentali per supportare architetture distribuite, come quella basate su microservizi, dove velocità e affidabilità sono imprescindibili.

Anche le CDN (Content Delivery Network) sfruttano il concetto di caching, ma su scala globale. Distribuiscono contenuti statici, come immagini, video e pagine HTML, in nodi sparsi in diverse aree geografiche per permettere agli utenti finali di accedere ai contenuti dal nodo più vicino, riducendo significativamente la latenza e migliorando l’esperienza utente, specialmente per applicazioni come ecommerce o piattaforme di streaming. Le CDN, inoltre, riducono il carico sui server originari, ottimizzando i costi operativi, e hanno un impatto positivo sulla sicurezza data la loro capacità nativa di gestire al meglio certe tipologie di attacco, come i DDoS.

I benefici del caching: ottimizzazione dei costi e delle prestazioni

Da quanto affermato finora, si delineano chiaramente i tratti distintivi e i principali benefici del caching, che oggi rappresenta un elemento fondamentale per le applicazioni e le architetture IT moderne.

La riduzione della latenza, il miglioramento delle prestazioni, l’ottimizzazione dei costi e la scalabilità delle applicazioni mission-critical sono motivi decisivi per adottare soluzioni di caching. Tuttavia, oltre a questi vantaggi evidenti, esistono anche benefici più sottili ma altrettanto centrali: ad esempio, il caching contribuisce a garantire la disponibilità e la consistenza dei dati, riducendo il rischio di accessi incoerenti o errati causati da sovraccarichi sulle risorse centrali.

Il caching aumenta intrinsecamente la resilienza del sistema, fungendo da strato protettivo contro guasti temporanei delle risorse backend, come disconnessioni o malfunzionamenti di un database. In caso di problemi con i sistemi principali, infatti, i dati memorizzati nella cache restano accessibili, sia pur incompleti, riducendo l’impatto sugli utenti e garantendo la continuità del servizio. Inoltre, il caching contribuisce a ottimizzare la gestione del traffico, bilanciando in modo più efficiente le richieste tra i vari nodi e risorse, un fattore particolarmente vantaggioso durante i picchi.

Le soluzioni disponibili sul mercato. Focus su Redis

Come implementare concretamente una soluzione di caching per le proprie applicazioni? Esistono sul mercato diversi strumenti dedicati, che ovviamente vanno correttamente integrati e gestiti. La scelta dipende da fattori come il tipo di dati da memorizzare, i requisiti di scalabilità, la gestione della persistenza e le necessità di latenza. Oltre, ovviamente, ai costi di licenza e/o del servizio.

Tra le molteplici tecnologie e piattaforme di mercato segnaliamo Redis (acronimo di Remote Dictionary Server), un database in-memory noto per le sue prestazioni elevate e l’ottima flessibilità. Utilizzato principalmente come cache ad alte prestazioni, Redis è disponibile come soluzione on-premise e cloud ed è in grado di gestire una vasta gamma di tipi di dati, dalle semplici stringhe a strutture dati più complesse come liste, set e hash. A partire da marzo 2024, il progetto non è più open-source, ma resta disponibile con due differenti licenze: la Redis Source Available License 2.0 (RSALv2) e la Server Side Public License v1 (SSPLv1).

Adottare una soluzione di caching basata su tecnologia Redis è dunque un investimento strategico per migliorare le prestazioni delle applicazioni e garantire una scalabilità sostenibile, a beneficio del proprio business, della produttività interna e del rapporto con tutti gli stakeholder.