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缓存功能分析.docx缓存功能分析缓存功能: 2cachehit 2cachemiss ・ cache的使用场景 2随机读 2顺序读 3随机写 3顺序写 4缓存算法 4LeastFrequentlyUsed(LFU): 4LeastRecentlyUser(LRU): 4LeastRecentlyUsed2(LRU2) : 5TwoQueues(2Q): 5AdaptiveReplacementCache(ARC): 5MostRecentlyUsed(MRU): 6FirstinFirstout(FIFO): 6SecondChance: 6CLock 6Simpletime-based: 7Extendedtime-basedexpiration: 7Slidingtime-basedexpiration: 7缓存策略其他考虑点: 7缓存镜像 7缓存镜像内容: 8缓存镜像一致性: 9镜像写 10缓存掉电保护 10持续供电方法: 10写入芯片方法: 1143 数据保险箱技术: 11磁盘缓存掉电保护: 12大容量缓存+多层cache的缺点: 12附录 13存储成本: 13失效: 13替代策略: 13最有替代策略: 131•缓存功能:缓存的主要用途,是隐蔽由于磁盘存取的机械性质而产生的较长的服务时间。当前磁盘驱动器的平均存取时I'可以亳秒计,而高性能控制器的缓存存取时间一般小于200微秒。由于磁盘存取花费的时间要比缓存存取多30到40倍,因此高效的缓存算法nJ•以对总体的存储性能产生显著的影响。其次,缓存可以将经常会被访问的数据存储到缓存中,当服务器访问该数据时可以直接进行交互,不必要经过后端复杂传输、查找,提高1\0效率。cachehitcachehit也就是指命中数据。如果在缓存中,一个条目通过一个标记被找到了,这个条目就会被使用,我们就叫它缓存命中。所以,命中率也就不难理解了。cachemisscachemiss就是指错过缓存,也就是需要交互的数据不存在缓存川。这里需要注意两点:如果还有缓存的空间,那么,没有命中的对象会被存储到缓存中来。如果缓存慢了,而又没有命屮缓存,那么就会按照某-•种策略,把缓存屮的I口对象踢出,而把新的对象加入缓存池。而这些策略统称为替代策略(缓存算法,见2.),这些策略会决定到底应该踢出哪些对象。,缓存的使用场景可以分为四个方面:随机读,顺序读,随机写,顺序写。良好的缓存性能不仅取决于缓存数量,还包括是否有针对其中每个方面的算法,以及这些算法的设计和执行的优秀程度。。在访问磁盘存储块时,假定(或者希望)会再次访问相同的数据,因此将数据置于缓存屮。如果主机再次访问该数据,则数据可以直接从缓存返回,从而避免磁盘访问。但是,除了小区域内重复访问数据的I/O之外,通常其它磁盘上还进行其它完全随机的I/O操作。如果其它的这些访问发生速率比较高,并且被读入缓存,那么它们就有可能将数据从热点区域置换,其结果就是热点数据错过(miss)缓存。第一种常用方法,是简单地增加缓存数量,期待足够大量的缓存能够使热点数据保留在缓存中,这种方法既成本高昂,又效率不高,最终结果可能是为了保证数十MB热点数据的缓存击中率,需要数十GB的高速缓存。第二种方法是在不会缓存命屮的LUN上禁用读缓存,从而避免其中的数据污染缓存。第三种方法:内置监测缓存命中(cachehit)情况的代码,如果某个LUN的命中率低于某个水平,就会自动禁止该LUN使用读缓存。因此随机访问流不会被读入缓存屮,也不会置换其它数据。但通过数据结构继续监测该LUN的访问,如果缓存能够为访问模式提供帮助,就会重新启用该LUN的读缓存。,它背后的想法(或者其中缺少的东西)是读入比被请求更多的数据,这样对数据的下一个顺序请求就已经在缓存中。这种想法有双重谬误。首先,实际上只有很小比例的请求是顺序的,因此读入“额外数据”所花费的附加时间会大大降低所有访问的性能,不管是否是顺序访问。其次,这些不需要的数据保存在缓存屮,再一次导致将其它数据从缓存屮清除。一般来说,这种不必要的缓存清除要再次通过增加大量(不必要的)缓存来处理。另一种算法是采用预取pre-fetch算法。首先不断监测I/O流,搜索顺序访问模式。即使插入非顺序的I/O,也可以检测到顺序I/O流。检测到顺序流,并且在原先请求的数据返回主机之后,将向LUN请求额外的数据,其次,将数据返冋主机后,我们可以决定是否将从缓存中清除这些数据,因为即使有,也很少会有再次请求被顺序访问过的数据。,通常采用回写cache方法,当数