キャッシュサーバ (キャッシュサーバ) とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

キャッシュサーバ (キャッシュサーバ) の読み方

日本語表記

キャッシュサーバ (キャッシュサーバ)

英語表記

cache server (キャッシュサーバー)

キャッシュサーバ (キャッシュサーバ) の意味や用語解説

「キャッシュサーバ」とは、インターネット上や組織内のネットワークにおいて、頻繁にアクセスされるデータやコンテンツを一時的に保存し、その後のリクエストに対して高速に提供する役割を持つサーバである。これにより、データの取得にかかる時間を短縮し、データの元となるサーバ（オリジンサーバ）の負荷を軽減することが主な目的となる。 このサーバの動作原理は非常にシンプルである。クライアントが何らかのデータ、例えばWebページや画像ファイル、動画などを要求した際に、まずキャッシュサーバがその要求を受け取る。もしキャッシュサーバがすでにそのデータを保存している場合、クライアントに直接その保存されているデータを提供する。これを「キャッシュヒット」と呼ぶ。一方、キャッシュサーバがそのデータを保存していない場合、オリジンサーバからデータを取得し、そのデータをクライアントに提供すると同時に、自身のストレージにもデータを保存する。これを「キャッシュミス」と呼ぶ。次のリクエストからは、キャッシュサーバが保存したデータを利用して高速な応答が可能となる。このように、一度取得したデータを手元に置いておくことで、同じデータを何度も遠くのオリジンサーバまで取りに行かずに済む仕組みがキャッシュサーバの本質である。 キャッシュサーバを導入する利点は複数ある。第一に、レスポンス速度の向上である。クライアントはオリジンサーバへ直接アクセスするよりも、手元に近いキャッシュサーバからデータを受け取る方が、ネットワークの遅延が少なく、より速くデータを入手できる。これにより、Webサイトの表示速度が向上し、ユーザー体験の改善に繋がる。第二に、オリジンサーバの負荷軽減である。すべてのリクエストがオリジンサーバに直接届かなくなるため、オリジンサーバの処理能力が温存され、安定稼働に寄与する。これは特にアクセスが集中する大規模なサービスにとって非常に重要となる。第三に、ネットワーク帯域の節約である。同じデータに対する複数のリクエストがあっても、キャッシュサーバが仲介することで、オリジンサーバとの間でそのデータが何度も送受信されるのを防ぐ。これにより、ネットワーク全体のトラフィックが減少し、通信コストの削減にも繋がる。第四に、可用性の向上である。場合によっては、オリジンサーバに一時的な障害が発生した場合でも、キャッシュサーバが保存している古いデータを提供し続けることで、サービスの一部が利用可能になることがある。 キャッシュサーバは設置される場所や目的によっていくつかの種類がある。代表的なものに「プロキシキャッシュサーバ」と「リバースプロキシキャッシュサーバ」がある。プロキシキャッシュサーバは、主にクライアント側に近いネットワーク、例えば企業内ネットワークのインターネット接続点などに設置される。社内の複数のユーザーからのWebコンテンツへのアクセス要求をまとめて処理し、キャッシュを行う。これにより、社内ネットワークからインターネットへのトラフィックを削減し、アクセス速度を向上させる効果がある。ユーザーはプロキシサーバを経由してインターネットに接続する設定をすることで、その恩恵を受ける。一方、リバースプロキシキャッシュサーバは、オリジンサーバ側に近い場所、つまりWebサイトの運営者側のネットワークに設置される。これは外部からのアクセスを一旦受け止め、コンテンツをキャッシュしてからクライアントに提供する。多くのウェブサイトで利用されており、大量のアクセスを捌きながらオリジンサーバへの負荷を分散する役割も担う。コンテンツデリバリーネットワーク（CDN）は、このリバースプロキシキャッシュサーバを世界各地に分散配置し、ユーザーに地理的に最も近い場所からコンテンツを配信する大規模なシステムであり、多くのウェブサービスで利用されている。 その他にも、様々な種類のキャッシュサーバが存在する。例えば、「DNSキャッシュサーバ」は、ドメイン名（例: example.com）とIPアドレス（例: 192.0.2.1）の対応関係を一時的に保存するサーバである。Webサイトにアクセスする際、まずDNSサーバに問い合わせてIPアドレスを取得するが、DNSキャッシュサーバはその問い合わせ結果をキャッシュすることで、その後の同じドメインへのアクセス時にDNS解決の時間を短縮し、全体のアクセス速度向上に貢献する。また、データベースシステムにおいても、頻繁に実行されるクエリの結果や、頻繁に参照されるデータをキャッシュする仕組みが用いられ、データベースの応答速度向上や負荷軽減に役立てられている。 キャッシュサーバの運用には、データの鮮度という課題が伴う。キャッシュされたデータは、オリジンサーバのデータが更新されても、すぐにその変更を反映しない場合がある。例えば、Webサイトのコンテンツが更新されても、キャッシュサーバが古いデータを保持している場合、クライアントには更新前の情報が表示されてしまう。このような問題を「ステイルデータ（stale data）」と呼ぶ。この問題に対処するため、キャッシュデータには「有効期限（Time To Live; TTL）」が設定されることが一般的である。有効期限が切れたデータは、キャッシュサーバがオリジンサーバに最新のデータを確認するか、あるいは強制的に破棄される。また、データが更新された際に、キャッシュサーバに対して明示的に「キャッシュを無効化する（パージする）」指示を送る仕組みも存在する。これにより、最新のデータが迅速にクライアントに提供されるように管理される。キャッシュサーバの効果を最大化するためには、キャッシュが有効に利用される割合、すなわち「キャッシュヒット率」を高めることが重要であり、適切なキャッシュポリシーや有効期限の設定が求められる。また、キャッシュサーバが保存できるデータの容量には限りがあるため、どのデータをどれだけ長くキャッシュするか、どのような基準で古いデータを破棄するかといった「キャッシュ置換ポリシー」も設計上重要な要素となる。例えば、最も長い間使われていないデータを破棄するLRU（Least Recently Used）のようなアルゴリズムが一般的に用いられる。 キャッシュサーバは、現代のインターネットインフラにおいて、高速で安定したサービス提供に不可欠な要素となっている。その導入と適切な運用は、システム全体のパフォーマンスと信頼性を大きく向上させる。