LRU缓存的缺点
嗯,在一些文件系统缓存中实现的标准的LRU淘汰算法是有一些缺点的。例如，它们对扫描读模式是没有抵抗性的。但你一次顺序读取大量的数据块时，这些数据块就会填满整个缓存空间，即使它们只是被读一次。当缓存空间满了之后，你如果想向缓存放入新的数据，那些最近最少被使用的页面将会被淘汰出去。在这种大量顺序读的情况下，我们的缓存将会只包含这些新读的数据，而不是那些真正被经常使用的数据。在这些顺序读出的数据仅仅只被使用一次的情况下，从缓存的角度来看，它将被这些无用的数据填满。
另外一个挑战是：一个缓存可以根据时间进行优化（缓存那些最近使用的页面），也可以根据频率进行优化（缓存那些最频繁使用的页面）。但是这两种方法都不能适应所有的workload。而一个好的缓存设计是能自动根据workload来调整它的优化策略。
一个真实文件系统的缓存
基于 github.com/hashicorp/golang-lru@v0.5.1/2q.go 源码分析
此缓存被用于go/ipfs这个分布式文件系统当做缓存。
你会了解到：
使用两个链表，来区分第一次访问数据和多次访问数据
通过只缓存key来节省空间损耗
2q queue。
frequent是最近看到的块的lru链表。
recent是刚刚看到的块的lru链表
get
从frequent链表取值
如果在recent链表中，则提升到frequent链表。
<pre spellcheck="false" class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded" lang="go" cid="n19" mdtype="fences" style="caret-color: rgb(0, 0, 0); color: rgb(0, 0, 0); font-style: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: auto; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: auto; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration: none; box-sizing: border-box; overflow: visible; font-family: var(--monospace); font-size: 0.9em; display: block; break-inside: avoid; text-align: left; white-space: normal; background-image: inherit; background-size: inherit; background-attachment: inherit; background-origin: inherit; background-clip: inherit; background-color: rgb(248, 248, 248); border: 1px solid rgb(231, 234, 237); border-top-left-radius: 3px; border-top-right-radius: 3px; border-bottom-right-radius: 3px; border-bottom-left-radius: 3px; padding: 8px 4px 6px; margin-bottom: 15px; margin-top: 15px; width: inherit; position: relative !important;">// Get looks up a key's value from the cache.
func (c *TwoQueueCache) Get(key interface{}) (value interface{}, ok bool) {
c.lock.Lock()
defer c.lock.Unlock()
// Check if this is a frequent value
if val, ok := c.frequent.Get(key); ok {
return val, ok
}
// If the value is contained in recent, then we
// promote it to frequent
if val, ok := c.recent.Peek(key); ok {
c.recent.Remove(key)
c.frequent.Add(key, val)
return val, ok
}
// No hit
return nil, false
}</pre>
<pre spellcheck="false" class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded" lang="" cid="n30" mdtype="fences" style="caret-color: rgb(0, 0, 0); color: rgb(0, 0, 0); font-style: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: auto; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: auto; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration: none; box-sizing: border-box; overflow: visible; font-family: var(--monospace); font-size: 0.9em; display: block; break-inside: avoid; text-align: left; white-space: normal; background-image: inherit; background-size: inherit; background-attachment: inherit; background-origin: inherit; background-clip: inherit; background-color: rgb(248, 248, 248); border: 1px solid rgb(231, 234, 237); border-top-left-radius: 3px; border-top-right-radius: 3px; border-bottom-right-radius: 3px; border-bottom-left-radius: 3px; padding: 8px 4px 6px; margin-bottom: 15px; margin-top: 15px; width: inherit; position: relative !important;">// Add adds a value to the cache.
func (c *TwoQueueCache) Add(key, value interface{}) {
c.lock.Lock()
defer c.lock.Unlock()
// Check if the value is frequently used already,
// and just update the value
if c.frequent.Contains(key) {
c.frequent.Add(key, value)
return
}
// Check if the value is recently used, and promote
// the value into the frequent list
if c.recent.Contains(key) {
c.recent.Remove(key)
c.frequent.Add(key, value)
return
}
// If the value was recently evicted, add it to the
// frequently used list
if c.recentEvict.Contains(key) {
c.ensureSpace(true)
c.recentEvict.Remove(key)
c.frequent.Add(key, value)
return
}
// Add to the recently seen list
c.ensureSpace(false)
c.recent.Add(key, value)
return
}</pre>
<pre spellcheck="false" class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded" lang="" cid="n33" mdtype="fences" style="caret-color: rgb(0, 0, 0); color: rgb(0, 0, 0); font-style: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: auto; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: auto; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration: none; box-sizing: border-box; overflow: visible; font-family: var(--monospace); font-size: 0.9em; display: block; break-inside: avoid; text-align: left; white-space: normal; background-image: inherit; background-size: inherit; background-attachment: inherit; background-origin: inherit; background-clip: inherit; background-color: rgb(248, 248, 248); border: 1px solid rgb(231, 234, 237); border-top-left-radius: 3px; border-top-right-radius: 3px; border-bottom-right-radius: 3px; border-bottom-left-radius: 3px; padding: 8px 4px 6px; margin-bottom: 15px; margin-top: 15px; width: inherit; position: relative !important;">// Remove removes the provided key from the cache.
func (c *TwoQueueCache) Remove(key interface{}) {
c.lock.Lock()
defer c.lock.Unlock()
if c.frequent.Remove(key) {
return
}
if c.recent.Remove(key) {
return
}
if c.recentEvict.Remove(key) {
return
}
}</pre>
<pre spellcheck="false" class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded" lang="" cid="n42" mdtype="fences" style="caret-color: rgb(0, 0, 0); color: rgb(0, 0, 0); font-style: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: auto; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: auto; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration: none; box-sizing: border-box; overflow: visible; font-family: var(--monospace); font-size: 0.9em; display: block; break-inside: avoid; text-align: left; white-space: normal; background-image: inherit; background-size: inherit; background-attachment: inherit; background-origin: inherit; background-clip: inherit; background-color: rgb(248, 248, 248); border: 1px solid rgb(231, 234, 237); border-top-left-radius: 3px; border-top-right-radius: 3px; border-bottom-right-radius: 3px; border-bottom-left-radius: 3px; padding: 8px 4px 6px; margin-bottom: 15px; margin-top: 15px; width: inherit; position: relative !important;">// ensureSpace is used to ensure we have space in the cache
func (c *TwoQueueCache) ensureSpace(recentEvict bool) {
// If we have space, nothing to do
recentLen := c.recent.Len()
freqLen := c.frequent.Len()
if recentLen+freqLen < c.size {
return
}
// If the recent buffer is larger than
// the target, evict from there
if recentLen > 0 && (recentLen > c.recentSize || (recentLen == c.recentSize && !recentEvict)) {
k, _, _ := c.recent.RemoveOldest()
c.recentEvict.Add(k, nil)
return
}
// Remove from the frequent list otherwise
c.frequent.RemoveOldest()
}</pre>
<pre spellcheck="false" class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded" lang="go" cid="n58" mdtype="fences" style="caret-color: rgb(0, 0, 0); color: rgb(0, 0, 0); font-style: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: auto; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: auto; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration: none; box-sizing: border-box; overflow: visible; font-family: var(--monospace); font-size: 0.9em; display: block; break-inside: avoid; text-align: left; white-space: normal; background-image: inherit; background-size: inherit; background-attachment: inherit; background-origin: inherit; background-clip: inherit; background-color: rgb(248, 248, 248); border: 1px solid rgb(231, 234, 237); border-top-left-radius: 3px; border-top-right-radius: 3px; border-bottom-right-radius: 3px; border-bottom-left-radius: 3px; padding: 8px 4px 6px; margin-bottom: 15px; margin-top: 15px; width: inherit; position: relative !important;">const (
// Default2QRecentRatio is the ratio of the 2Q cache dedicated
// to recently added entries that have only been accessed once.
Default2QRecentRatio = 0.25
// Default2QGhostEntries is the default ratio of ghost
// entries kept to track entries recently evicted
Default2QGhostEntries = 0.50
)</pre>
<pre spellcheck="false" class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded" lang="go" cid="n59" mdtype="fences" style="caret-color: rgb(0, 0, 0); color: rgb(0, 0, 0); font-style: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: auto; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: auto; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration: none; box-sizing: border-box; overflow: visible; font-family: var(--monospace); font-size: 0.9em; display: block; break-inside: avoid; text-align: left; white-space: normal; background-image: inherit; background-size: inherit; background-attachment: inherit; background-origin: inherit; background-clip: inherit; background-color: rgb(248, 248, 248); border: 1px solid rgb(231, 234, 237); border-top-left-radius: 3px; border-top-right-radius: 3px; border-bottom-right-radius: 3px; border-bottom-left-radius: 3px; padding: 8px 4px 6px; margin-bottom: 15px; margin-top: 15px; width: inherit; position: relative !important;">// Determine the sub-sizes
recentSize := int(float64(size) * recentRatio)
evictSize := int(float64(size) * ghostRatio)</pre>
https://medium.com/@koushikmohan/an-analysis-of-2q-cache-replacement-algorithms-21acceae672a
如果A 1的最大大小的阈值太小，则很有可能会丢失重新引用的页面。如果阈值太高，则A m的大小将减小，并且只能存储较少的重新引用页面。这将影响整体性能。该方法的算法如下
am：frequent。a1:recent
注意recentevicted只会存储key，而没有value。
evict
O（1）时间复杂度，没有复杂参数。
这样可以避免突然接触到新 //清除经常使用的条目。
（对访问频率的计算近似。。）
首次加入是加入recent链表
多次访问才会加入frequent链表。
避免了对一个大文件把所有lru都变成新的。
做到
recent是0.25倍
recentevicted是0.5倍。
链表大小设置
但是put的时候会尝试把这个recentevicted提升到frequent。
这个时候get不会从这个recentevicted链表之中取出值。
当recent链表太多，多余的会被送到recentevicted链表。
什么情况下
如果recent的链表和frequent链表加起来大于size
如果recent链表超过指定大小，则从recent链表装到recentevicted链表
否则移除frequent链表
ensurespace
remove仅仅只是从对应的链表中删除。
remove
如果frequent链表中有，则update值。
如果在recent链表中，则promote 到frequent链表
如果在recentevited链表中，则加入frequent链表
加入recent链表
add
有疑问加站长微信联系（非本文作者）
