基于LRU算法高速缓存的设计与实现
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三
基于 Ｌ Ｕ算法高速缓存 的设计 与实现 Ｒ
黄 明志
（ 恺 农 业 工 程 学 院 计 算 机 科 学 与 工程 学 院 ，广 州 ５ ０ ２ ） 仲 １２ ５ 摘 要 ： 阐述 Ｌ ＲＵ 算 法 的基 本 原 理 ，提 出在 ． Ｔ Ｆａ ｗｏｋ平 台上基 于 Ｌ ＮＥ ｒｍｅ ｒ ＲＵ 算 法 的 高速 缓 存 的
据 块 表 示 成 Ｋ ｖ ａｕ Ｐ ｉ＜ Ｋ ｖ Ｖａｕ ＞的 形 式 ， ｅ Ｖ ｌｅ ａ Ｔ ｅ 。Ｔ ｌｅ ｒ 而
１ Ｌ Ｕ算 法 Ｒ
Ｌ ＲＵ 的英 文 全 称 是 Ｌ ａｔＲ ｃｎｌ ｓｄ． 指 最 近 ｅｓ ｅｅｔ Ｕ ｅ 是 ｖ
最 少 使 用 数 据 块 置 换 算 法 ．其 核 心 思 想 是 将 最 近 最 少
前 提 条 件是 必 须确 定 此节 点 而 通过 Ｈ ｓｔ ｌ 类 ， 据 ａｈａ ｅ 根 ｂ
关键词 的结果项进行缓存 ．互联 网用户 总体上可更快 地获得搜索结果 。而搜索服务提供商则 既可在降低对
百度文库
键 值 却 可 以快 速 获 取 相 应 的 值— — ．ｋｄ ｉＮ ｄ ＜ ｉ ｅＬｓ ｏ ｅ ｎ ｔ
千 曰
笛 加
ｏｎ１ｏ ｎ
自
３ 具体 实 现
３１ 定 义 内部数 据 结 构 ．
如 前 所 述 ．Ｒ Ｃ ｃｅ实 例 对 象 应 该 包 含 一 个 Ｌ Ｕ ａｈ Ｌｎｅ ＬｓＯ 对 象 和一 个 Ｈ ｓｔ ｌ 对 象 ， 外 ， 了 ｉ ｄ ｉ （ｆ ｋ ｔ ａｈａ ｅ ｂ 另 为 限 定 高 速 缓 存 的 最 大 容 量 ．需 设 定 一 个 ｉｔ 的 ｍ ｘ ｎ型 ａ． Ｃ ｐｃ ｖ 段 ， ａａｉ 字 ｔ 当高 速 缓 存 所 保 存 的 数 据 块 达 到 该 最 大
Ｋｅ Ｖａｕ Ｐ ｉ Ｔ ｙ Ｔ １ｅ 类 型 的对 象 。 ｙ ｌｅ ａｒ Ｋｅ， ｖａ ＞ ＜ ｕ
收 稿 日期 ：０ ２ ０ —０ ２１— ５ ４
修 稿 日期 ： ０ ２ ６ ０ ２ １ －０ － ４
作 者 简介 ： 明 志 （ ９ ４ ， ， 东新 会 人 ， 黄 １ ６ 一） 男 广 副教 授 ， 究 方 向 为 分布 式计 算 研
基 于 ．Ｅ ｒｍｅ ｏｋ的 应 用 不 断 涌 现 虽 然 Ｍｉｒｓｆ Ｎ Ｔ Ｆａ ｗ ｒ ｃｏｏｔ
服 务 器 硬 件 设 备 和 带 宽 成 本 投 入 的 同 时 ．又 可将 因 搜 索 操 作 对 硬 盘 的频 繁 读 写 所 导 致 的 磨 损 降 到 最 低 ， 使
得 系 统 更 趋稳 定 。
在 ．Ｅ 中 向人 们 提 供 了 种 类 非 常 丰 富 、 能 极 其 强 大 ＮＴ 功
２ 设 计 思 路
在．Ｅ ｒｍ ｗ ｒ Ｎ ＴＦａ ｅ ０ｋ中． 要使用 Ｌ Ｕ算法设 计一个 Ｒ
Ｇ Ｂ级 的 超 大 高 速 缓 存 类 ． 须 考 虑 该 类 的 性 能 、 用 必 通
的类库 ． 但在具体 的项 目开发 当中 ． 总会有一些非 常常
Ｌｎ ｅＬｓＯ 类则为所有缓存数据块的集合 ． ｉ ｄ ｉ（ｆ ｋ ｔ 具体 类
型为 Ｌｎ ｅＬｓ Ｋ ｙ ａ ｅ ａ ＜ Ｋ ｙＴ ａｕ＞ 。 三 ， ｉｋｄ ｉ ＜ ｅＶ ｌ Ｐ ｉ Ｔ ｅ， Ｖ ｌ ＞ 第 ｔ ｕ ｒ ｅ 对 于 Ｌｎ ｅ ＬｓＯ ，来 说 ． 入 和移 除 其节 点 Ｌｎ ｅ Ｌｓ — ｉ ｄ ｉ（ｆＴ ｋ ｔ Ｉ ｌ 插 ｉ ｄ ｉＮ ｋ ｔ
实上 ，笔者就是在一个搜索 引擎 的应用程序 之 中使用
本 文 所 设 计 的 Ｌ Ｕ ａｈ 类 以 实 现 对 海 量 的搜 索 结 果 Ｒ Ｃ ｃｅ
进 行 缓 存 操 作 的 。通 过 此 类 ． 以 对 数 以 百 万计 的搜 索 可
ｏ ｅ ｆｔ ｄ（ ） Ｏ ｒ的运算 复杂度为仅为 ０ １， Ｉ （ 速度是相当快 的， ） 但
使用 的数据块移 出缓存 ．从 而在缓存一定 的条件下腾
出空 间 加 载 新 的 数 据块 ， 保 缓 存 使 用 效 率 的 最 大 化 。 确 虽 然 ．Ｕ Ｌ Ｒ缓 存 常 常 应 用 于 内 外 存 之 间 的 数 据 块 ． 但 是 ， 类 缓 存 也 同样适 用 于 网络 应 用 的环 境 当 中 。 这 事
用 的 功 能 无 法 使 用 ．Ｅ 中现 有 的类 来 实 现 例 如 ． ＮＴ 要 在应用程序之 中实现 Ｇ Ｂ级 的 高 速 缓 存 的 功 能 ．就 目 前 而 言 ．必 须 需 要 应 用 程 序 开 发 者 自己进 行 相 应 类 的
设计 。
性 、与．Ｅ ｒｍ Ｗ ｒ Ｎ Ｔ Ｆａ ｅ ｏｋ集合类 的一致性 和实现的难度
设 计 思路 ． 给 出一 个 通 用 、 并 高性 能 、 Ｂ 级 、 程 安 全 和 支 持 泛 型 的 Ｌ Ｇ 线 ＲＵＣ ｃ ｅ缓 存 类 的 ａｈ
具 体 实现 方 法 。
／
关 键 词 ：高速 缓 存 ； ＲＵ 算 法 ； 希表 ；双 向 链表 Ｌ 哈
０ 引 言
近 年来 ． 着 ．Ｅ ｒ ｅ ｏｋ 术 的 成熟 ． 量 的 随 Ｎ ＴＦａ ｗ ｒ 技 ｍ 大
等 问题 笔 者 通 过 查 阅 ．Ｅ ｒｍ ｗ ｒ 库 中有 关 集 Ｎ ＴＦａ ｅ ｏｋ类 合 的类 ．发 现 有 两 个 类 对 编 写 这 样 一 个 Ｌ Ｕ ａｈ 极 Ｒ Ｃｃｅ 其 有 用 ： 一 个 是 支 持 泛 型 的 、 表 示 双 向 链 表 的 Ｌｎ ｅＬｓＯ 类 ． 一个 就是 Ｈ ｓｔ ｌ 类 。 ｉ ｄ ｉ（ｆ ｋ ｔ 另 ａｈ ｂｅ ａ 设计思路 ： 首先 ， 了 实 现 通 用 性 ，Ｒ Ｃ ｃｅ 被 为 Ｌ Ｕ ａｈ 类 设 计 成 Ｌ Ｕ ａｈ＜ Ｋ ｖ Ｔ ａ ｅ 泛 型类 。其 次 ．使 用 Ｒ Ｃ ｅ ｅＴ ｅ． Ｖ ｌ ＞ ｕ Ｌｎ ｅ Ｌｓ ｏ ｅＯ 类 表 示 储 存 数 据 块 ． 将 每 一 数 ｉ ｄ ｉＮ ｄ （ｆ ｋ ｔ 且
基于 Ｌ Ｕ算法高速缓存 的设计 与实现 Ｒ
黄 明志
（ 恺 农 业 工 程 学 院 计 算 机 科 学 与 工程 学 院 ，广 州 ５ ０ ２ ） 仲 １２ ５ 摘 要 ： 阐述 Ｌ ＲＵ 算 法 的基 本 原 理 ，提 出在 ． Ｔ Ｆａ ｗｏｋ平 台上基 于 Ｌ ＮＥ ｒｍｅ ｒ ＲＵ 算 法 的 高速 缓 存 的
据 块 表 示 成 Ｋ ｖ ａｕ Ｐ ｉ＜ Ｋ ｖ Ｖａｕ ＞的 形 式 ， ｅ Ｖ ｌｅ ａ Ｔ ｅ 。Ｔ ｌｅ ｒ 而
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作 者 简介 ： 明 志 （ ９ ４ ， ， 东新 会 人 ， 黄 １ ６ 一） 男 广 副教 授 ， 究 方 向 为 分布 式计 算 研
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