緩存替換策略研究.pdf

1、緩存是彌補(bǔ)CPU與存儲系統(tǒng)之間巨大速度差異的有效手段。但受成本和制作工藝限制，緩存與存儲系統(tǒng)間的容量差異日益加劇。如何進(jìn)一步深入挖掘現(xiàn)有緩存系統(tǒng)的潛在性能，是縮短CPU空閑等待時(shí)間，提高CPU利用率、增強(qiáng)計(jì)算機(jī)整體性能的一個(gè)有效技術(shù)途徑。
　　 在深入研究緩存內(nèi)數(shù)據(jù)類型及數(shù)據(jù)訪問模式變遷的基礎(chǔ)上，總結(jié)出導(dǎo)致傳統(tǒng)替換算法性能下降的根本原因。針對發(fā)現(xiàn)的不足提出了一種改進(jìn)的緩存替換策略，該策略通過引入簡化的IRR模型作為替換關(guān)鍵因素，

2、提升了捕獲高頻數(shù)據(jù)的能力；取消隊(duì)列容量閾值限制，改善了算法對不同數(shù)據(jù)訪問模式的適應(yīng)性。
　　 在策略的基礎(chǔ)上根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境提出了兩種新型緩存替換算法-Aging算法和Adapter Clock算法。Aging算法通過引入時(shí)長記錄數(shù)據(jù)的歷史信息，提升了捕獲高頻數(shù)據(jù)的能力，在隊(duì)列容量設(shè)置方面引入競爭機(jī)制，增強(qiáng)了算法的靈活性；Adapter Clock算法進(jìn)一步吸收了Clock算法的思想，利用時(shí)鐘內(nèi)的指針和標(biāo)志位，在實(shí)現(xiàn)了記錄數(shù)據(jù)

3、歷史信息的同時(shí)簡化了算法的組織結(jié)構(gòu)，降低了計(jì)算和比較次數(shù)，同樣采用競爭方式對集合容量進(jìn)行設(shè)置，增強(qiáng)了算法的靈活性和適應(yīng)性。
　　 為了驗(yàn)證新的緩存替換策略是否能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，利用循環(huán)序列技術(shù)和LRU棧處理技術(shù)設(shè)計(jì)了算法驗(yàn)證方案，對由不同數(shù)據(jù)訪問模式組成的工作負(fù)載進(jìn)行了測試驗(yàn)證。驗(yàn)證方案通過以循環(huán)序列技術(shù)作為輸入，屏蔽了因?yàn)橛?jì)算機(jī)性能的不同對算法命中率產(chǎn)生的影響，將測試方案的重點(diǎn)集中于算法本身。最終將測試結(jié)果以對比圖的形式展示出來