Što je cachiranje i kako se koristi u oblikovanju sustava?

Question

Accepted Answer

**Cachiranje** pohranjuje često-pristupane podatke u brz sloj (često u memoriji) kako bi se mogli brzo dohvatiti bez ponovnog izračunavanja ili ponovnog dohvaćanja iz sporijih izvora. To je jedna od najvažnijih tehnika za poboljšanje performansi i skalabilnosti.

## Što cachiranje čini

```text
CACHING stores copies of data in a FAST location for quick repeated access:
  → instead of recomputing or re-fetching from a slow source (database, API, computation),
    serve from the fast cache
  → DRAMATICALLY faster (cache hit) + REDUCES load on the slow backend
→ trades some staleness/complexity for big performance and scalability gains.
```

## Gdje se cachiranje koristi (slojevi)

```text
BROWSER / CLIENT cache → cache on the user's device
CDN → cache static content at edge locations near users
APPLICATION cache (e.g. Redis/Memcached) → cache DB query results, computed data, sessions
DATABASE cache → query/result caching
→ caching can happen at MULTIPLE layers (defense in depth for performance)
```

## Prednosti i izazovi cachiranja

```text
✓ PERFORMANCE → much faster responses (memory vs disk/network/computation)
✓ SCALABILITY → reduces load on databases/backends → they handle more
✓ Reduces cost and latency
⚠️ CACHE INVALIDATION → keeping cached data fresh (when source changes) is the hard part:
  → TTL (expire after time) + invalidation (update/remove on change)
  → stale data is the main risk → balance freshness vs performance
⚠️ Adds complexity; cache misses; what/when to cache
```

## Zašto je važno

Razumijevanje cachiranja je temeljno jer je **jedna od najvažnijih i najčešće korištenih tehnika u oblikovanju sustava** za poboljšanje performansi i skalabilnosti, pa je to bitno znanje.

Cachiranje — pohrana često-pristupanih podataka u brz sloj za brz dohvat umjesto ponovnog izračunavanja ili ponovnog dohvaćanja iz sporijih izvora — pruža dramatične prednosti: mnogo brže odgovore (služenje iz brze memorije umjesto spore baze podataka, mreže ili izračunavanja) i **smanjeno opterećenje backend-a** (tako da baze podataka i servisi imaju više kapaciteta, čime se poboljšava skalabilnost).

Ova dvojna prednost performansi i skalabilnosti čini cachiranje sveprisutnim u oblikovanju sustava.

Razumijevanje da se cachiranje odvija na **više slojeva** — preglednik/klijent, CDN (cachiranje rubnih točaka za statički sadržaj), cache aplikacije (Redis/Memcached za rezultate upita i izračunate podatke) i cache baze podataka — važno je za razumijevanje gdje se cachiranje primjenjuje.

Razumijevanje **prednosti i izazova** je kritično: prednosti (performanse, skalabilnost, smanjeni troškovi i latencija) pokreću njegovu upotrebu, ali **izazov invalidacije cachea** — održavanje cachiranih podataka svježima kada se izvor promijeni, poznati težak problem koji se rješava TTL-ima i eksplicitnom invalidacijom, s zastarjelim podacima kao glavnim rizikom — bitno je razumjeti, jer cachiranje traži određenu zastarelost i kompleksnost za svoje dobitke.

Razumijevanje balansirajuće točke (svježina protiv performansi) i da cachiranje dodaje kompleksnost odražava zrelo razumijevanje.

Budući da je cachiranje jedna od najutjecajnijih, najčešće korištenih tehnika za oblikovanje sustava (poboljšavajući i performanse i skalabilnost) i razumijevanje što ono čini, gdje se koristi (slojevi) i njegove prednosti i izazove (posebno invalidaciju) je temeljno, razumijevanje cachiranja je bitno, temeljno znanje za oblikovanje sustava — osnovna tehnika koja se pojavljuje u gotovo svim skalabilnim sustavima, ključna za performanse i skalabilnost, i važna za razumijevanje uključujući njezin ključni izazov invalidacije, ponavljajući koncept kroz cijelo oblikovanje sustava.