Программная реализация[править | пр

Программная реализация[править | править вики-текст]
Политика записи при кэшировании[править | править вики-текст]
При чтении данных кэш-память даёт однозначный выигрыш в производительности. При записи данных выигрыш можно получить только ценой снижения надёжности. Поэтому в различных приложениях может быть выбрана та или иная политика записи кэш-памяти.

Существуют две основные политики записи кэш-памяти — сквозная запись (write-through) и отложенная запись (write-back):

Сквозная запись — запись производится непосредственно в основную память (и дублируется в кэш), то есть запись не кэшируется.
Отложенная запись — запись данных производится в кэш. Запись же в основную память производится позже (при вытеснении или по истечении времени), группируя в одной операции несколько операций записи в соседние ячейки. Технология обратной записи на некоторое время делает данные в основной памяти неактуальными, для самого ЦП эти неактуальности не заметны, но перед обращением к памяти другого ведущего системной шины (контроллера DMA, bus-master-устройства шины PCI) кэш должен быть записан в память принудительно. При использовании обратной записи в многопроцессорной системе кэши различных ЦП должны быть согласованы (или процессоры должны использовать одну кэш-память).
Алгоритм работы кэша с отложенной записью[править | править вики-текст]
Изначально все заголовки буферов помещаются в список свободных буферов. Если процесс намеревается прочитать или модифицировать блок, то он выполняет следующий алгоритм:

пытается найти в хеш-таблице заголовок буфера с заданным номером;
в случае, если полученный буфер занят, ждёт его освобождения;
в случае, если буфер не найден в хеш-таблице, берёт первый буфер из хвоста списка свободных;
в случае, если список свободных буферов пуст, то выполняется алгоритм вытеснения (см. ниже);
в случае, если полученный буфер помечен как «грязный», выполняет асинхронную запись содержимого буфера во внешнюю память.
удаляет буфер из хеш-таблицы, если он был помещён в неё;
помещает буфер в хеш-таблицу с новым номером.
Процесс читает данные в полученный буфер и освобождает его. В случае модификации процесс перед освобождением помечает буфер как «грязный». При освобождении буфер помещается в голову списка свободных буферов.

Таким образом:

если процесс прочитал некоторый блок в буфер, то велика вероятность, что другой процесс при чтении этого блока найдёт буфер в оперативной памяти;
запись данных во внешнюю память выполняется только тогда, когда не хватает «чистых» буферов, либо по запросу.
Алгоритм вытеснения[править | править вики-текст]
Основная статья: Алгоритмы кэширования
Если список свободных буферов пуст, то выполняется алгоритм вытеснения буфера. Алгоритм вытеснения существенно влияет на производительность кэша. Существуют следующие алгоритмы:

LRU (англ. Least Recently Used) — вытесняется буфер, неиспользованный дольше всех;
MRU (англ. Most Recently Used) — вытесняется последний использованный буфер;
LFU (англ.) (англ. Least Frequently Used) — вытесняется буфер, использованный реже всех;
ARC (англ.) (англ. Adaptive Replacement Cache) — алгоритм вытеснения, комбинирующий LRU и LFU, запатентованный IBM.
Применение того или иного алгоритма зависит от стратегии кэширования данных. LRU наиболее эффективен, если данные гарантированно будут повторно использованы в ближайшее время. MRU наиболее эффективен, если данные гарантированно не будут повторно использованы в ближайшее время. В случае, если приложение явно указывает стратегию кэширования для некоторого набора данных, то кэш будет функционировать наиболее эффективно.

Кэширование, выполняемое операционной системой[править | править вики-текст]
Кэш оперативной памяти состоит из следующих элементов:

набор страниц оперативной памяти, разделённых на буферы, равные по длине блоку данных соответствующего устройства внешней памяти;
набор заголовков буферов, описывающих состояние соответствующего буфера;
хеш-таблицы, содержащей соответствие номера блока заголовку;
списки свободных буферов.
Кэширование интернет-страниц[править | править вики-текст]
В процессе передачи информации по сети может использоваться кэширование интернет-страниц — процесс сохранения часто запрашиваемых документов на (промежуточных) прокси-серверах или машине пользователя, с целью предотвращения их постоянной загрузки с сервера-источника и уменьшения трафика. Таким образом, информация перемещается ближе к пользователю. Управление кэшированием осуществляется при помощи HTTP-заголовков.

Как вариант, кэширование веб-страниц может осуществляться с помощью CMS конкретного сайта для снижения нагрузки на сервер при большой посещаемости. Кэширование может производиться как в память, так и в файловый кэш[9]. Недостаток кэширования заключается в том, что изменения, внесенные на одном браузере, могут не сразу отражаться в другом браузере, в котором данные берутся из кэш-памяти.

Результаты (украинский) 1:

Програмна реалізація [редагувати | редагувати вікі текст]Кеш написанні правил [редагувати | редагувати вікі текст]Під час читання даних кеша дає певну продуктивність вигоди. При написанні, вигравши дані можуть бути отримані тільки за рахунок зниження надійності. Таким чином, різні застосунки можуть бути обрані з кеша записування політики.Існують два основні політики запису кеша — кінець в кінець запису (записування через) і писати (написати назад):Написати через запис безпосередньо до оперативної пам'яті (і дублюється в кеші), запис не кешовано.Писати — написати дані в кеші. Одним записом у оперативної пам'яті є зроблені пізніше (виселення або час), групування за одну операцію кілька операцій запису в суміжних клітинках. Writeback технології для деякий час робить дані в пам'яті для процесора, сама недоречні, вони стають видимими, але не перед зверненням до іншого хоста системи автобус (DMA контролера, автобус майстер пристроїв PCI автобус) повинна бути написана кеш-пам'ять. При використанні записування кеш в багатопроцесорній системі, різні Процесори повинні бути узгоджені (або процесори повинні використовувати той же кеш-пам'ять).Алгоритм записування кеш [редагувати | редагувати вікі текст]Спочатку всі заголовки записуються в буфер перелік безкоштовних буфери. Якщо процес призначений для читання або змінити одиницю, він виконує наступні алгоритм:намагаючись знайти хеш таблиці заголовка буфер з заданим номером;Якщо отриманий буфер зайнятий чекає його звільнення;Якщо не знайдено буфер в хеш-таблиці, вистачає перший буфер з хвоста список доступних;Якщо список безкоштовних буфери порожня, то Водотоннажність алгоритм (див. нижче);Якщо отриманий буфер з позначкою "брудних", виконує послугами асинхронний записування вміст буфера зовнішньої пам'яті.Видаляє буфер в хеш таблиці, якщо він був поміщений в ньому;місця буфер в хеш-таблиці на новий номер.Процес зчитує дані отримані буфера і звільняє його. У разі зміни процесу перед виходом знаменує буфера, як "брудні". Після відпускання буфер розміщується в голову перелік безкоштовних буфери.Таким чином:Якщо процес прочитав деякі блок у буфер, то є шанс, що інший процес читання цієї знахідки блок буфер в оперативній пам'яті;записати дані до зовнішньої пам'яті виконується лише тоді, коли не є достатньо чистої буфери або на прохання гостя.Водотоннажність алгоритму [редагувати | редагувати вікі текст]Основна стаття: кешування алгоритмівЯкщо список безкоштовних буфери порожня, то буфер Водотоннажність алгоритм. Водотоннажність алгоритм істотно впливає на продуктивність кешу. Існують такі алгоритми:LRU (англ. Найменш недавно використані) на зміну буферної, невикористані довгий час;Нещодавно Використаних (англ. Найбільш часто використовуваних) замінюється на останній буфер;LFU (англ.) (Англ. Найменш часто використовуються) на зміну буферної, використовується рідше;ARC (англ.) (Англ. Адаптивну заміну кеша)-Водотоннажність алгоритм, який поєднує в собі LRU і LFU, запатентований IBM.Застосування тієї чи іншої алгоритму залежить від даних, кешування стратегій. LRU є найбільш ефективним, коли даних гарантується для повторного використання у найближчому майбутньому. Нещодавно Використаних є найбільш ефективним, коли дані гарантовано не використовувати повторно в найближчому майбутньому. Якщо додаток, явно визначає кешування стратегії для певного набору даних, кеш-пам'яті буде працювати найбільш ефективно.Кешування операційна система [редагувати | редагувати вікі текст]Оперативна пам'ять кеш складається з наступних елементів:набор страниц оперативной памяти, разделённых на буферы, равные по длине блоку данных соответствующего устройства внешней памяти;набор заголовков буферов, описывающих состояние соответствующего буфера;хеш-таблицы, содержащей соответствие номера блока заголовку;списки свободных буферов.Кэширование интернет-страниц[править | править вики-текст]В процессе передачи информации по сети может использоваться кэширование интернет-страниц — процесс сохранения часто запрашиваемых документов на (промежуточных) прокси-серверах или машине пользователя, с целью предотвращения их постоянной загрузки с сервера-источника и уменьшения трафика. Таким образом, информация перемещается ближе к пользователю. Управление кэшированием осуществляется при помощи HTTP-заголовков.Як варіант кешування веб-сторінок можуть бути доступні за допомогою CMS конкретного сайту знизити навантаження на сервер при великих відвідуваності. Кешування може бути виконана як в пам'ять та файл кешу [9]. Відсутність кешування є, що зміни, внесені на одному веб-переглядачі не можуть бути негайно відображені в інший браузер, в якому дані взяті з кешу.

Результаты (украинский) 2:

Програмна реалізація [ред | правити вікі-текст]
Політика записи при кешуванні [ред | правити вікі-текст]
При читанні даних кеш-пам'ять дає однозначну виграш в продуктивності. При запису даних виграш можна отримати тільки ціною зниження надійності. Тому в різних додатках може бути обрана та чи інша політика записи кеш-пам'яті. Існують дві основні політики записи кеш-пам'яті - наскрізна запис (write-through) і відкладений запис (write-back): Наскрізна запис - запис проводиться безпосередньо в основну пам'ять (і дублюється в кеш), тобто запису не кешируєтся. Відкладений запис - запис даних проводиться в кеш. Запис же в основну пам'ять проводиться пізніше (при витісненні або після закінчення часу), групуючи в одній операції кілька операцій запису в сусідні осередки. Технологія зворотного запису на деякий час робить дані в основний пам'яті неактуальними, для самого ЦП ці неактуальність не помітні, але, перш ніж звертатися до пам'яті іншого провідного системної шини (контролера DMA, bus-master-пристрої шини PCI) кеш повинен бути записаний в пам'ять примусово. При використанні зворотного запису в багатопроцесорної системі кеші різних ЦП повинні бути узгоджені (або процесори повинні використовувати одну кеш-пам'ять). Алгоритм роботи кеша з відкладеним записом [ред | правити вікі-текст] Спочатку все заголовки буферів поміщаються в список вільних буферів. Якщо процес має намір прочитати або модифікувати блок, то він виконує наступний алгоритм: намагається знайти в хеш-таблиці заголовок буфера з заданим номером; в разі, якщо отриманий буфер зайнятий, чекає його звільнення; у разі, якщо буфер не найден в хеш-таблиці, бере перший буфер з хвоста списку вільних; в разі, якщо список вільних буферів порожній, то виконується алгоритм витіснення (див. нижче); в разі, якщо отриманий буфер позначений як «брудний», виконує асинхронний запис вмісту буфера в зовнішню пам'ять. видаляє буфер з хеш-таблиці, якщо він був поміщений в неї; поміщає буфер в хеш-таблицю з новим номером. Процес читає дані в отриманий буфер і звільняє його. У разі модифікації процес перед звільненням позначає буфер як «брудний». При звільненні буфер поміщається в голову списку вільних буферів. Таким чином: якщо процес прочитав деякий блок в буфер, то велика ймовірність, що інший процес при читанні цього блоку знайде буфер в оперативній пам'яті; запис даних у зовнішню пам'ять виконується тільки тоді, коли не вистачає «чистих» буферів, або за запитом. Алгоритм витіснення [ред | правити вікі-текст] Основна стаття: Алгоритми кешування Якщо список вільних буферів порожній, то виконується алгоритм витіснення буфера. Алгоритм витіснення істотно впливає на продуктивність кеша. Існують наступні алгоритми: LRU (англ. Least Recently Used) - витісняється буфер, невикористаний найдовше; MRU (англ. Most Recently Used) - витісняється останній використаний буфер; LFU (англ.) (Англ. Least Frequently Used) - витісняється буфер, використаний рідше всіх; ARC (англ.) (англ. Adaptive Replacement Cache) - алгоритм витіснення, що комбінує LRU і LFU, запатентований IBM. Застосування того чи іншого алгоритму залежить від стратегії кешування даних. LRU найбільш ефективний, якщо дані гарантовано будуть повторно використані в найближчим часом. MRU найбільш ефективний, якщо дані гарантовано не будуть повторно використані в найближчим часом. У разі, якщо додаток явно вказує стратегію кешування для деякого набору даних, то кеш буде функціонувати найбільш ефективно. Кешування, що виконується операційною системою [ред | правити вікі-текст] Кеш оперативної пам'яті складається з наступних елементів: набір сторінок оперативної пам'яті, розділених на буфери, рівні за довжиною блоку даних відповідного пристрою зовнішньої пам'яті; набір заголовків буферів, що описують стан відповідного буфера; хеш-таблиці, що містить відповідність номера блоку заголовку ; списки вільних буферів. Кешування інтернет-сторінок [ред | правити вікі-текст] В процесі передачі інформації по мережі може використовуватися кешування інтернет-сторінок - процес збереження часто запитуваних документів на (проміжних) проксі-серверах або машині користувача, з метою запобігання їх постійного завантаження з сервера-джерела і зменшення трафіку. Таким чином, інформація переміщається ближче до користувача. Управління кешуванням здійснюється за допомогою HTTP-заголовків. Як варіант, кешування веб-сторінок може здійснюватися за допомогою CMS конкретного сайту для зниження навантаження на сервер при великій відвідуваності. Кешування може проводитися як в пам'ять, так і в файловий кеш [9]. Недолік кешування полягає в тому, що зміни, внесені на одному браузері, можуть не відразу відображатися в іншому браузері, в якому дані беруться з кеш-пам'яті.