LRU-K和2Q缓存算法介绍

0.192字数 779阅读 321

一、LRU-K算法

1、算法思想

LRU-K中的K代表最近使用的次数,因此LRU可以认为是LRU-1。LRU-K的主要目的是为了解决LRU算法“缓存污染”的问题,其核心思想是将“最近使用过1次”的判断标准扩展为“最近使用过K次”。

2、工作原理

相比LRU,LRU-K需要多维护一个队列,用于记录所有缓存数据被访问的历史。只有当数据的访问次数达到K次的时候,才将数据放入缓存。当需要淘汰数据时,LRU-K会淘汰第K次访问时间距当前时间最大的数据。详细实现如下

472792-20161120232440279-600049881.png

(1). 数据第一次被访问,加入到访问历史列表;

(2). 如果数据在访问历史列表里后没有达到K次访问,则按照一定规则(FIFO,LRU)淘汰;

(3). 当访问历史队列中的数据访问次数达到K次后,将数据索引从历史队列删除,将数据移到缓存队列中,并缓存此数据,缓存队列重新按照时间排序;

(4). 缓存数据队列中被再次访问后,重新排序;

(5). 需要淘汰数据时,淘汰缓存队列中排在末尾的数据,即:淘汰“倒数第K次访问离现在最久”的数据。

LRU-K具有LRU的优点,同时能够避免LRU的缺点,实际应用中LRU-2是综合各种因素后最优的选择,LRU-3或者更大的K值命中率会高,但适应性差,需要大量的数据访问才能将历史访问记录清除掉。

二、Two queues(2Q)

1、算法思想

该算法类似于LRU-2,不同点在于2Q将LRU-2算法中的访问历史队列(注意这不是缓存数据的)改为一个FIFO缓存队列,即:2Q算法有两个缓存队列,一个是FIFO队列,一个是LRU队列。

2、工作原理

当数据第一次访问时,2Q算法将数据缓存在FIFO队列里面,当数据第二次被访问时,则将数据从FIFO队列移到LRU队列里面,两个队列各自按照自己的方法淘汰数据。详细实现如下:

image

(1). 新访问的数据插入到FIFO队列;

(2). 如果数据在FIFO队列中一直没有被再次访问,则最终按照FIFO规则淘汰;

(3). 如果数据在FIFO队列中被再次访问,则将数据移到LRU队列头部;

(4). 如果数据在LRU队列再次被访问,则将数据移到LRU队列头部;

(5). LRU队列淘汰末尾的数据。

参考资料:
  The LRU-K Page Replacement Algorithm For Database Disk Buffering
  2Q: A Low Overhead High Performance Buffer Management Replacement Algorithm

推荐阅读更多精彩内容