緩存（cache），原始意義是指訪問速度比一般隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）快的一種高速存儲(chǔ)器，通常它不像系統(tǒng)主存那樣使用DRAM技術(shù)，而使用昂貴但較快速的sram技術(shù)。緩存的設(shè)置是所有現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)揮高性能的重要因素之一。
特點(diǎn)介紹
緩存是指可以進(jìn)行高速數(shù)據(jù)交換的存儲(chǔ)器，它先于內(nèi)存與CPU交換數(shù)據(jù)，因此速率很快。L1Cache(一級(jí)緩存)是CPU第一層高速緩存。內(nèi)置的L1高速緩存的容量和結(jié)構(gòu)對(duì)CPU的性能影響較大，不過高速緩沖存儲(chǔ)器均由靜態(tài)RAM組成，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，在CPU管芯面積不能太大的情況下，L1級(jí)高速緩存的容量不可能做得太大。一般L1緩存的容量通常在32—256KB。L2 Cache(二級(jí)緩存)是CPU的第二層高速緩存，分內(nèi)部和外部?jī)煞N芯片。內(nèi)部的芯片二級(jí)緩存運(yùn)行速率與主頻相同，而外部的二級(jí)緩存則只有主頻的一半。L2高速緩存容量也會(huì)影響CPU的性能，原則是越大越好，普通臺(tái)式機(jī)CPU的L2緩存一般為128KB到2MB或者更高，筆記本、服務(wù)器和工作站上用CPU的L2高速緩存最高可達(dá)1MB-3MB。
工作原理
緩存的工作原理是當(dāng)CPU要讀取一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，首先從CPU緩存中查找，找到就立即讀取并送給CPU處理；沒有找到，就從速率相對(duì)較慢的內(nèi)存中讀取并送給CPU處理，同時(shí)把這個(gè)數(shù)據(jù)所在的數(shù)據(jù)塊調(diào)入緩存中，可以使得以后對(duì)整塊數(shù)據(jù)的讀取都從緩存中進(jìn)行，不必再調(diào)用內(nèi)存。
RAM(Random-Access Memory)和ROM(Read-Only Memory)相對(duì)的，RAM是掉電以后，其中的信息就消失那一種，ROM在掉電以后信息也不會(huì)消失那一種。RAM又分兩種，一種是靜態(tài)RAM，sram(Static RAM)；一種是動(dòng)態(tài)RAM，DRAM(Dynamic RAM)。前者的存儲(chǔ)速率要比后者快得多，使用的內(nèi)存一般都是動(dòng)態(tài)RAM。為了增加系統(tǒng)的速率，把緩存擴(kuò)大就行了，擴(kuò)的越大，緩存的數(shù)據(jù)越多，系統(tǒng)就越快了，緩存通常都是靜態(tài)RAM，速率是非常的快，但是靜態(tài)RAM集成度低（存儲(chǔ)相同的數(shù)據(jù)，靜態(tài)RAM的體積是動(dòng)態(tài)RAM的6倍），價(jià)格高（同容量的靜態(tài)RAM是動(dòng)態(tài)RAM的四倍），由此可見，擴(kuò)大靜態(tài)RAM作為緩存是一個(gè)非常愚蠢的行為，但是為了提高系統(tǒng)的性能和速率，必須要擴(kuò)大緩存，這樣就有了一個(gè)折中的方法，不擴(kuò)大原來的靜態(tài)RAM緩存，而是增加一些高速動(dòng)態(tài)RAM做為緩存，這些高速動(dòng)態(tài)RAM速率要比常規(guī)動(dòng)態(tài)RAM快，但比原來的靜態(tài)RAM緩存慢，把原來的靜態(tài)RAM緩存叫一級(jí)緩存，而把后來增加的動(dòng)態(tài)RAM叫二級(jí)緩存。
功能作用
HDD的緩存主要起三種作用：
預(yù)讀取
當(dāng)硬盤受到CPU指令控制開始讀取數(shù)據(jù)時(shí)，硬盤上的控制芯片會(huì)控制磁頭把正在讀取的簇的下一個(gè)或者幾個(gè)簇中的數(shù)據(jù)讀到緩存中（由于硬盤上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)是比較連續(xù)的，所以讀取命中率較高），當(dāng)需要讀取下一個(gè)或者幾個(gè)簇中的數(shù)據(jù)的時(shí)候，硬盤則不需要再次讀取數(shù)據(jù)，直接把緩存中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絻?nèi)存中就可以了，由于緩存的速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于磁頭讀寫的速率，所以能夠達(dá)到明顯改善性能的目的。
寫入
當(dāng)硬盤接到寫入數(shù)據(jù)的指令之后，并不會(huì)馬上將數(shù)據(jù)寫入到盤片上，而是 先暫時(shí)存儲(chǔ)在緩存里，然后發(fā)送一個(gè)“數(shù)據(jù)已寫入”的信號(hào)給系統(tǒng)，這時(shí)系統(tǒng)就會(huì)認(rèn)為數(shù)據(jù)已經(jīng)寫入，并繼續(xù)執(zhí)行下面的工作，而硬盤則在空閑（不進(jìn)行讀取或?qū)懭氲臅r(shí)候）時(shí)再將緩存中的數(shù)據(jù)寫入到盤片上。雖然對(duì)于寫入數(shù)據(jù)的性能有一定提升，但也不可避免地帶來了安全隱患——數(shù)據(jù)還在緩存里的時(shí)候突然掉電，那么這些數(shù)據(jù)就會(huì)丟失。對(duì)于這個(gè)問題，HDD廠商們自然也有解決辦法：掉電時(shí)，磁頭會(huì)借助慣性將緩存中的數(shù)據(jù)寫入零磁道以外的暫存區(qū)域，等到下次啟動(dòng)時(shí)再將這些數(shù)據(jù)寫入目的地。
臨時(shí)存儲(chǔ)
有時(shí)候，某些數(shù)據(jù)是會(huì)經(jīng)常需要訪問的，像硬盤內(nèi)部的緩存（暫存器的一種）會(huì)將讀取比較頻繁的一些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在緩存中，再次讀取時(shí)就可以直接從緩存中直接傳輸。緩存就像是一臺(tái)計(jì)算機(jī)的內(nèi)存一樣，在硬盤讀寫數(shù)據(jù)時(shí)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、寄放等功能。這樣一來，不僅可以大大減少數(shù)據(jù)讀寫的時(shí)間以提高HDD的使用效率。同時(shí)利用緩存還可以讓硬盤減少頻繁的讀寫，讓硬盤更加安靜，更加省電。更大的硬盤緩存，你將讀取游戲時(shí)更快，拷貝文件時(shí)候更快，在系統(tǒng)啟動(dòng)中更為領(lǐng)先。
緩存容量的大小不同品牌、不同型號(hào)的產(chǎn)品各不相同，早期的硬盤緩存基本都很小，只有幾百KB，已無法滿足用戶的需求。16MB和32MB緩存是現(xiàn)今主流硬盤所采用，而在服務(wù)器或特殊應(yīng)用領(lǐng)域中還有緩存容量更大的產(chǎn)品，甚至達(dá)到了64MB、128MB等。大容量的緩存雖然可以在HDD進(jìn)行讀寫工作狀態(tài)下，讓更多的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在緩存中，以提高硬盤的訪問速率，但并不意味著緩存越大就越出眾。緩存的應(yīng)用存在一個(gè)算法的問題，即便緩存容量很大，而沒有一個(gè)高效率的算法，那將導(dǎo)致應(yīng)用中緩存數(shù)據(jù)的命中率偏低，無法有效發(fā)揮出大容量緩存的優(yōu)勢(shì)。算法是和緩存容量相輔相成，大容量的緩存需要更為有效率的算法，否則性能會(huì)大大折扣，從技術(shù)角度上說，高容量緩存的算法是直接影響到硬盤性能發(fā)揮的重要因素。更大容量緩存是未來HDD發(fā)展的必然趨勢(shì)。
技術(shù)發(fā)展
最早先的CPU緩存是個(gè)整體的，而且容量很低，英特爾公司從Pentium時(shí)代開始把緩存進(jìn)行了分類。當(dāng)時(shí)集成在CPU內(nèi)核中的緩存已不足以滿足CPU的需求，而制造工藝上的限制又不能大幅度提高緩存的容量。因此出現(xiàn)了集成在與CPU同一塊電路板上或主板上的緩存，此時(shí)就把 CPU內(nèi)核集成的緩存稱為一級(jí)緩存，而外部的稱為二級(jí)緩存。一級(jí)緩存中還分數(shù)據(jù)緩存（Data Cache，D-Cache）和指令緩存（Instruction Cache，I-Cache）。二者分別用來存放數(shù)據(jù)和執(zhí)行這些數(shù)據(jù)的指令，而且兩者可以同時(shí)被CPU訪問，減少了爭(zhēng)用Cache所造成的沖突，提高了處理器效能。英特爾在推出Pentium 4處理器時(shí)，用新增的一種一級(jí)追蹤緩存替代指令緩存，容量為12KμOps，表示能存儲(chǔ)12K條微指令。二級(jí)緩存是CPU性能表現(xiàn)的關(guān)鍵之一，在CPU核心不變化的情況下，增加二級(jí)緩存容量能使性能大幅度提高。而同一核心的CPU高低端之分往往也是在二級(jí)緩存上有差異，由此可見二級(jí)緩存對(duì)于CPU的重要性。
CPU在緩存中找到有用的數(shù)據(jù)被稱為命中，當(dāng)緩存中沒有CPU所需的數(shù)據(jù)時(shí)（這時(shí)稱為未命中），CPU才訪問內(nèi)存。從理論上講，在一顆擁有二級(jí)緩存的CPU中，讀取一級(jí)緩存的命中率為80%。也就是說CPU一級(jí)緩存中找到的有用數(shù)據(jù)占數(shù)據(jù)總量的80%，剩下的20%從二級(jí)緩存中讀取。由于不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)將要執(zhí)行的數(shù)據(jù)，讀取二級(jí)緩存的命中率也在80%左右（從二級(jí)緩存讀到有用的數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)的16%）。那么還有的數(shù)據(jù)就不得不從內(nèi)存調(diào)用，但這已經(jīng)是一個(gè)相當(dāng)小的比例了。較高端的CPU中，還會(huì)帶有三級(jí)緩存，它是為讀取二級(jí)緩存后未命中的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的—種緩存，在擁有三級(jí)緩存的CPU中，只有約5%的數(shù)據(jù)需要從內(nèi)存中調(diào)用，這進(jìn)一步提高了CPU的效率。為了保證CPU訪問時(shí)有較高的命中率，緩存中的內(nèi)容應(yīng)該按一定的算法替換。一種較常用的算法是“最近最少使用算法”（LRU算法），它是將最近一段時(shí)間內(nèi)最少被訪問過的行淘汰出局。因此需要為每行設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器，LRU算法是把命中行的計(jì)數(shù)器清零，其他各行計(jì)數(shù)器加1。當(dāng)需要替換時(shí)淘汰行計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值最大的數(shù)據(jù)行出局。這是一種高效、科學(xué)的算法，其計(jì)數(shù)器清零過程可以把一些頻繁調(diào)用后再不需要的數(shù)據(jù)淘汰出緩存，提高緩存的利用率。主流的CPU二級(jí)緩存都在2MB左右，其中英特爾公司07年相繼推出了臺(tái)式機(jī)用的4MB、6MB二級(jí)緩存的高性能CPU，不過價(jià)格也是相對(duì)比較高的，對(duì)于對(duì)配置要求不是太高的朋友，一般的2MB二級(jí)緩存的雙核CPU基本也可以滿足日常上網(wǎng)需要了。
主要意義
緩存工作的原則，就是“引用的局部性”，這可以分為時(shí)間局部性和空間局部性。空間局部性是指CPU在某一時(shí)刻需要某個(gè)數(shù)據(jù)，那么很可能下一步就需要其附近的數(shù)據(jù)；時(shí)間局部性是指當(dāng)某個(gè)數(shù)據(jù)被訪問過一次之后，過不了多久時(shí)間就會(huì)被再一次訪問。對(duì)于應(yīng)用程序而言，不管是指令流還是數(shù)據(jù)流都會(huì)出現(xiàn)引用的局部性現(xiàn)象。
舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，比如在播放DVD影片的時(shí)候，DVD數(shù)據(jù)由一系列字節(jié)組成，這個(gè)時(shí)候CPU會(huì)依次從頭處理到尾地調(diào)用DVD數(shù)據(jù)，如果CPU這次讀取DVD數(shù)據(jù)為1分30秒，那么下次讀取的時(shí)候就會(huì)從1分31秒開始，因此這種情況下有序排列的數(shù)據(jù)都是依次被讀入CPU進(jìn)行處理。從數(shù)據(jù)上來看，對(duì)于Word一類的應(yīng)用程序通常都有著較好的空間局部性。用戶在使用中不會(huì)一次打開7、8個(gè)文檔，不會(huì)在其中某一個(gè)文檔中打上幾個(gè)詞就換另一個(gè)。大多數(shù)用戶都是打開一兩個(gè)文檔，然后就是長(zhǎng)時(shí)間對(duì)它們進(jìn)行處理而不會(huì)做其他事情。這樣在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)都會(huì)集中在一個(gè)區(qū)域中，也就可以被CPU集中處理。
從程序代碼上來考慮，設(shè)計(jì)者通常也會(huì)盡量避免出現(xiàn)程序的跳躍和分支，讓CPU可以不中斷地處理大塊連續(xù)數(shù)據(jù)。游戲、模擬和多媒體處理程序通常都是這方面的代表，以小段代碼連續(xù)處理大塊數(shù)據(jù)。不過在辦公運(yùn)用程序中，情況就不一樣了。改動(dòng)字體，改變格式，保存文檔，都需要程序代碼不同部分起作用，而用到的指令通常都不會(huì)在一個(gè)連續(xù)的區(qū)域中。于是CPU就不得不在內(nèi)存中不斷跳來跳去尋找需要的代碼。這也就意味著對(duì)于辦公程序而言，需要較大的緩存來讀入大多數(shù)經(jīng)常使用的代碼，把它們放在一個(gè)連續(xù)的區(qū)域中。如果緩存不夠，就需要內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。而如果緩存足夠大的話，所有的代碼都可以放入，也就可以獲得最高的效率。同理，高端的數(shù)據(jù)應(yīng)用以及游戲應(yīng)用則需要更高容量的緩存。
CPU緩存
介紹
CPU緩存（Cache Memory）是位于CPU與內(nèi)存之間的臨時(shí)存儲(chǔ)器，它的容量比內(nèi)存小的多但是交換速率卻比內(nèi)存要快得多。緩存的出現(xiàn)主要是為了解決CPU運(yùn)算速率與內(nèi)存讀寫速率不匹配的矛盾，因?yàn)镃PU運(yùn)算速率要比內(nèi)存讀寫速率快很多，這樣會(huì)使CPU花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間等待數(shù)據(jù)到來或把數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存。在緩存中的數(shù)據(jù)是內(nèi)存中的一小部分，但這一小部分是短時(shí)間內(nèi)CPU即將訪問的，當(dāng)CPU調(diào)用大量數(shù)據(jù)時(shí)，就可避開內(nèi)存直接從緩存中調(diào)用，從而加快讀取速率。由此可見，在CPU中加入緩存是一種高效的解決方案，這樣整個(gè)內(nèi)存儲(chǔ)器（緩存+內(nèi)存）就變成了既有緩存的高速率，又有內(nèi)存的大容量的存儲(chǔ)系統(tǒng)了。緩存對(duì)CPU的性能影響很大，主要是因?yàn)镃PU的數(shù)據(jù)交換順序和CPU與緩存間的帶寬引起的。
緩存基本上都是采用sram存儲(chǔ)器，SRAM是英文Static RAM的縮寫，它是一種具有靜態(tài)存取功能的存儲(chǔ)器，不需要刷新電路即能保存它內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。不像DRAM內(nèi)存那樣需要刷新電路，每隔一段時(shí)間，固定要對(duì)DRAM刷新充電一次，否則內(nèi)部的數(shù)據(jù)即會(huì)消失，因此SRAM具有較高的性能，但是SRAM也有它的缺點(diǎn)，即它的集成度較低，相同容量的DRAM內(nèi)存可以設(shè)計(jì)為較小的體積，但是SRAM卻需要很大的體積，這也是不能將緩存容量做得太大的重要原因。它的特點(diǎn)歸納如下：優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能、速率快、不必配合內(nèi)存刷新電路、可提高整體的工作效率，缺點(diǎn)是集成度低、相同的容量體積較大、而且價(jià)格較高，只能少量用于關(guān)鍵性系統(tǒng)以提高效率。
1、讀取順序
CPU要讀取一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，首先從Cache中查找，如果找到就立即讀取并送給CPU處理；如果沒有找到，就用相對(duì)慢的速度從內(nèi)存中讀取并送給CPU處理，同時(shí)把這個(gè)數(shù)據(jù)所在的數(shù)據(jù)塊調(diào)入Cache中，可以使得以后對(duì)整塊數(shù)據(jù)的讀取都從Cache中進(jìn)行，不必再調(diào)用內(nèi)存。
正是這樣的讀取機(jī)制使CPU讀取Cache的命中率非常高（大多數(shù)CPU可達(dá)90%左右），也就是說CPU下一次要讀取的數(shù)據(jù)90%都在Cache中，只有大約10%需要從內(nèi)存讀取。這大大節(jié)省了CPU直接讀取內(nèi)存的時(shí)間，也使CPU讀取數(shù)據(jù)時(shí)基本無需等待。總的來說，CPU讀取數(shù)據(jù)的順序是先Cache后內(nèi)存。
2、緩存分類
英特爾從Pentium開始將Cache分開，通常分為一級(jí)高速緩存L1和二級(jí)高速緩存L2。在以往的觀念中，L1 Cache是集成在CPU中的，被稱為片內(nèi)Cache。在L1中還分?jǐn)?shù)據(jù)Cache（D-Cache）和指令Cache（I-Cache）。它們分別用來存放數(shù)據(jù)和執(zhí)行這些數(shù)據(jù)的指令，而且兩個(gè)Cache可以同時(shí)被CPU訪問，減少了爭(zhēng)用Cache所造成的沖突，提高了處理器效能。
3、讀取命中率
CPU在Cache中找到有用的數(shù)據(jù)被稱為命中，當(dāng)Cache中沒有CPU所需的數(shù)據(jù)時(shí)（這時(shí)稱為未命中），CPU才訪問內(nèi)存。從理論上講，在一顆擁有2級(jí)Cache的CPU中，讀取L1 Cache的命中率為80%。也就是說CPU從L1 Cache中找到的有用數(shù)據(jù)占數(shù)據(jù)總量的80%，剩下的20%從L2 Cache讀取。由于不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)將要執(zhí)行的數(shù)據(jù)，讀取L2的命中率也在80%左右（從L2讀到有用的數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)的16%）。那么還有的數(shù)據(jù)就不得不從內(nèi)存調(diào)用，但這已經(jīng)是一個(gè)相當(dāng)小的比例了。在一些高端領(lǐng)域的CPU（像英特爾的Itanium）中，我們常聽到L3 Cache，它是為讀取L2 Cache后未命中的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的—種Cache，在擁有L3 Cache的CPU中，只有約5%的數(shù)據(jù)需要從內(nèi)存中調(diào)用，這進(jìn)一步提高了CPU的效率。
一級(jí)緩存
一級(jí)緩存（Level 1 Cache）簡(jiǎn)稱L1 Cache，位于CPU內(nèi)核的旁邊，是與CPU結(jié)合最為緊密的CPU緩存，也是歷史上最早出現(xiàn)的CPU緩存。由于一級(jí)緩存的技術(shù)難度和制造成本最高，提高容量所帶來的技術(shù)難度增加和成本增加非常大，所帶來的性能提升卻不明顯，性價(jià)比很低，而且現(xiàn)有的一級(jí)緩存的命中率已經(jīng)很高，所以一級(jí)緩存是所有緩存中容量最小的，比二級(jí)緩存要小得多。
一級(jí)緩存可以分為一級(jí)數(shù)據(jù)緩存（Data Cache，D-Cache）和一級(jí)指令緩存（Instruction Cache，I-Cache）。二者分別用來存放數(shù)據(jù)以及對(duì)執(zhí)行這些數(shù)據(jù)的指令進(jìn)行即時(shí)解碼，而且兩者可以同時(shí)被CPU訪問，減少了爭(zhēng)用Cache所造成的沖突，提高了處理器效能。大多數(shù)CPU的一級(jí)數(shù)據(jù)緩存和一級(jí)指令緩存具有相同的容量，例如AMD的Athlon XP就具有64KB的一級(jí)數(shù)據(jù)緩存和64KB的一級(jí)指令緩存，其一級(jí)緩存就以64KB+64KB來表示，其余的CPU的一級(jí)緩存表示方法以此類推。
英特爾的采用NetBurst架構(gòu)的CPU（最典型的就是Pentium 4）的一級(jí)緩存有點(diǎn)特殊，使用了新增加的一種一級(jí)追蹤緩存（Execution Trace Cache，T-Cache或ETC）來替代一級(jí)指令緩存，容量為12KμOps，表示能存儲(chǔ)12K條即12000條解碼后的微指令。一級(jí)追蹤緩存與一級(jí)指令緩存的運(yùn)行機(jī)制是不相同的，一級(jí)指令緩存只是對(duì)指令作即時(shí)的解碼而并不會(huì)儲(chǔ)存這些指令，而一級(jí)追蹤緩存同樣會(huì)將一些指令作解碼，這些指令稱為微指令（micro-ops），而這些微指令能儲(chǔ)存在一級(jí)追蹤緩存之內(nèi)，無需每一次都作出解碼的程序，因此一級(jí)追蹤緩存能有效地增加在高工作頻率下對(duì)指令的解碼能力，而μOps就是micro-ops，也就是微型操作的意思。它以很高的速率將μops提供給處理器核心。英特爾 NetBurst微型架構(gòu)使用執(zhí)行跟蹤緩存，將解碼器從執(zhí)行循環(huán)中分離出來。這個(gè)跟蹤緩存以很高的帶寬將uops提供給核心，從本質(zhì)上適于充分利用軟件中的指令級(jí)并行機(jī)制。Intel并沒有公布一級(jí)追蹤緩存的實(shí)際容量，只知道一級(jí)追蹤緩存能儲(chǔ)存12000條微指令（micro-ops）。所以，不能簡(jiǎn)單地用微指令的數(shù)目來比較指令緩存的大小。實(shí)際上，單核心的NetBurst架構(gòu)CPU使用8Kμops的緩存已經(jīng)基本上夠用了，多出的4kμops可以大大提高緩存命中率。而要使用超線程技術(shù)的話，12KμOps就會(huì)有些不夠用，這就是為什么有時(shí)候英特爾處理器在使用超線程技術(shù)時(shí)會(huì)導(dǎo)致性能下降的重要原因。例如Northwood核心的一級(jí)緩存為8KB+12KμOps，就表示其一級(jí)數(shù)據(jù)緩存為8KB，一級(jí)追蹤緩存為12KμOps；而Prescott核心的一級(jí)緩存為16KB+12KμOps，就表示其一級(jí)數(shù)據(jù)緩存為16KB，一級(jí)追蹤緩存為12KμOps。在這里12KμOps絕對(duì)不等于12KB，單位都不同，一個(gè)是μOps，一個(gè)是字節(jié)（字節(jié)），而且二者的運(yùn)行機(jī)制完全不同。所以那些把英特爾的CPU一級(jí)緩存簡(jiǎn)單相加，例如把Northwood核心說成是20KB一級(jí)緩存，把Prescott核心說成是28KB一級(jí)緩存，并且據(jù)此認(rèn)為Intel處理器的一級(jí)緩存容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于AMD處理器128KB的一級(jí)緩存容量的看法是完全錯(cuò)誤的，二者不具有可比性。在架構(gòu)有一定區(qū)別的CPU對(duì)比中，很多緩存已經(jīng)難以找到對(duì)應(yīng)的東西，即使類似名稱的緩存在設(shè)計(jì)思路和功能定義上也有區(qū)別了，此時(shí)不能用簡(jiǎn)單的算術(shù)加法來進(jìn)行對(duì)比；而在架構(gòu)極為近似的CPU對(duì)比中，分別對(duì)比各種功能緩存大小才有一定的意義。
二級(jí)緩存
二級(jí)緩存（Level2cache），它是處理器內(nèi)部的一些緩沖存儲(chǔ)器，其作用跟內(nèi)存一樣。上溯到上個(gè)世紀(jì)80年代，由于處理器的運(yùn)行速率越來越快，慢慢地，處理器需要從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)的速率需求就越來越高了。然而內(nèi)存的速率提升速率卻很緩慢，而能高速讀寫數(shù)據(jù)的內(nèi)存價(jià)格又非常高昂，不能大量采用。從性能價(jià)格比的角度出發(fā)，英特爾等處理器設(shè)計(jì)生產(chǎn)公司想到一個(gè)辦法，就是用少量的高速內(nèi)存和大量的低速內(nèi)存結(jié)合使用，共同為處理器提供數(shù)據(jù)。這樣就兼顧了性能和使用成本的最優(yōu)。而那些高速的內(nèi)存因?yàn)槭翘幱赾pu和內(nèi)存之間的位置，又是臨時(shí)存放數(shù)據(jù)的地方，所以就叫做緩沖存儲(chǔ)器了，簡(jiǎn)稱“緩存”。它的作用就像倉(cāng)庫(kù)中臨時(shí)堆放貨物的地方一樣，貨物從運(yùn)輸車輛上放下時(shí)臨時(shí)堆放在緩存區(qū)中，然后再搬到內(nèi)部存儲(chǔ)區(qū)中長(zhǎng)時(shí)間存放。貨物在這段區(qū)域中存放的時(shí)間很短，就是一個(gè)臨時(shí)貨場(chǎng)。最初緩存只有一級(jí)，后來處理器速率又提升了，一級(jí)緩存不夠用了，于是就添加了二級(jí)緩存。二級(jí)緩存是比一級(jí)緩存速率更慢，容量更大的內(nèi)存，主要就是做一級(jí)緩存和內(nèi)存之間數(shù)據(jù)臨時(shí)交換的地方用。為了適應(yīng)速率更快的處理器p4ee，已經(jīng)出現(xiàn)了三級(jí)緩存了，它的容量更大，速率相對(duì)二級(jí)緩存也要慢一些，但是比內(nèi)存可快多了。緩存的出現(xiàn)使得cpu處理器的運(yùn)行效率得到了大幅度的提升，這個(gè)區(qū)域中存放的都是cpu頻繁要使用的數(shù)據(jù)，所以緩存越大處理器效率就越高，同時(shí)由于緩存的物理結(jié)構(gòu)比內(nèi)存復(fù)雜很多，所以其成本也很高。
大量使用二級(jí)緩存帶來的結(jié)果是處理器運(yùn)行效率的提升和成本價(jià)格的大幅度不等比提升。舉個(gè)例子，服務(wù)器上用的至強(qiáng)處理器和普通的p4處理器其內(nèi)核基本上是一樣的，就是二級(jí)緩存不同。至強(qiáng)的二級(jí)緩存是2mb～16mb，p4的二級(jí)緩存是512kb，于是最便宜的至強(qiáng)也比最貴的p4貴，原因就在二級(jí)緩存不同。即l2cache。由于l1級(jí)高速緩存容量的限制，為了再次提高cpu的運(yùn)算速率，在cpu外部放置一高速存儲(chǔ)器，即二級(jí)緩存。工作主頻比較靈活，可與cpu同頻，也可不同。cpu在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，先在l1中尋找，再?gòu)膌2尋找，然后是內(nèi)存，在后是外存儲(chǔ)器。所以l2對(duì)系統(tǒng)的影響也不容忽視。
最早先的cpu緩存是個(gè)整體的，而且容量很低，英特爾從pentium時(shí)代開始把緩存進(jìn)行了分類。隨著cpu制造工藝的發(fā)展，二級(jí)緩存也能輕易的集成在cpu內(nèi)核中，容量也在逐年提升。再用集成在cpu內(nèi)部與否來定義一、二級(jí)緩存，已不確切。而且隨著二級(jí)緩存被集成入cpu內(nèi)核中，以往二級(jí)緩存與cpu大差距分頻的情況也被改變，此時(shí)其以相同于主頻的速率工作，可以為cpu提供更高的傳輸速率。
三級(jí)緩存
L3 Cache(三級(jí)緩存)，分為兩種，早期的是外置，逐漸都變?yōu)閮?nèi)置的。而它的實(shí)際作用即是，L3緩存的應(yīng)用可以進(jìn)一步降低內(nèi)存延遲，同時(shí)提升大數(shù)據(jù)量計(jì)算時(shí)處理器的性能。降低內(nèi)存延遲和提升大數(shù)據(jù)量計(jì)算能力對(duì)游戲都很有幫助。而在服務(wù)器領(lǐng)域增加L3緩存在性能方面仍然有顯著的提升。比方具有較大L3緩存的配置利用物理內(nèi)存會(huì)更有效，故它比較慢的磁盤I/O子系統(tǒng)可以處理更多的數(shù)據(jù)請(qǐng)求。具有較大L3緩存的處理器提供更有效的文件系統(tǒng)緩存行為及較短消息和處理器隊(duì)列長(zhǎng)度。
其實(shí)最早的L3緩存被應(yīng)用在AMD發(fā)布的K6-III處理器上，當(dāng)時(shí)的L3緩存受限于制造工藝，并沒有被集成進(jìn)芯片內(nèi)部，而是集成在主板上。在只能夠和系統(tǒng)總線頻率同步的L3緩存同主內(nèi)存其實(shí)差不了多少。后來使用L3緩存的是英特爾為服務(wù)器市場(chǎng)所推出的Itanium處理器。接著就是P4EE和至強(qiáng)MP。Intel還打算推出一款9MB L3緩存的Itanium2處理器，和以后24MB L3緩存的雙核心Itanium2處理器。
但基本上L3緩存對(duì)處理器的性能提高顯得不是很重要，比方配備1MB L3緩存的Xeon MP處理器卻仍然不是Opteron的對(duì)手，由此可見前端總線的增加，要比緩存增加帶來更有效的性能提升。
超級(jí)緩存
SuperCache，也就是超級(jí)緩存，計(jì)算機(jī)的速度瓶頸主要在于HDTunePro的讀寫速度，SuperCache就是給硬盤的讀寫用高速內(nèi)存來做緩存，是大內(nèi)存機(jī)器的提速首選，服務(wù)器的必備利器。
工作原理：對(duì)于SuperCache而言，硬盤上沒有文件的概念，只是用戶指定大小的一個(gè)一個(gè)小格子，例如32k，硬盤上某個(gè)小格子里面的內(nèi)容被讀取了，則被緩存在內(nèi)存里面，下次還讀這個(gè)小格子的時(shí)候，直接從內(nèi)存讀取，硬盤沒有任何動(dòng)作，從而達(dá)到了加速的目的。有兩種緩存模式，1、MFU模式，每個(gè)小格子被讀取的時(shí)候，做一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)數(shù)，當(dāng)緩存滿的時(shí)候，計(jì)數(shù)值小的先被清出緩存；2、MRU模式，簡(jiǎn)單的隊(duì)列，先進(jìn)先出。
WEB緩存
WWW是互聯(lián)網(wǎng)上最受歡迎的應(yīng)用之一，其快速增長(zhǎng)造成網(wǎng)絡(luò)擁塞和服務(wù)器超載，導(dǎo)致客戶訪問延遲增大，WWW服務(wù)質(zhì)量日益顯現(xiàn)出來。緩存技術(shù)被認(rèn)為是減輕服務(wù)器負(fù)載、降低網(wǎng)絡(luò)擁塞、增強(qiáng)WWW可擴(kuò)展性的有效途徑之一，其基本思想是利用客戶訪問的時(shí)間局部性（Temproral Locality）原理，將客戶訪問過的內(nèi)容在Cache中存放一個(gè)副本，當(dāng)該內(nèi)容下次被訪問時(shí)，不必連接到駐留網(wǎng)站，而是由Cache中保留的副本提供。
Web內(nèi)容可以緩存在客戶端、代理服務(wù)器以及服務(wù)器端。研究表明，緩存技術(shù)可以顯著地提高WWW性能，它可以帶來以下好處：
（1）減少網(wǎng)絡(luò)流量，從而減輕擁塞。
（2）降低客戶訪問延遲，其主要原因有：①緩存在代理服務(wù)器中的內(nèi)容，客戶可以直接從代理獲取而不是從遠(yuǎn)程服務(wù)器獲取，從而減小了傳輸延遲②沒有被緩存的內(nèi)容由于網(wǎng)絡(luò)擁塞及服務(wù)器負(fù)載的減輕而可以較快地被客戶獲取。
（3）由于客戶的部分請(qǐng)求內(nèi)容可以從代理處獲取，從而減輕了遠(yuǎn)程服務(wù)器負(fù)載。
（4）如果由于遠(yuǎn)程服務(wù)器故障或者網(wǎng)絡(luò)故障造成遠(yuǎn)程服務(wù)器無法響應(yīng)客戶的請(qǐng)求，客戶可以從代理中獲取緩存的內(nèi)容副本，使得WWW服務(wù)的魯棒性得到了加強(qiáng)。
Web緩存系統(tǒng)也會(huì)帶來以下問題：
（1）客戶通過代理獲取的可能是過時(shí)的內(nèi)容。
（2）如果發(fā)生緩存失效，客戶的訪問延遲由于額外的代理處理開銷而增加。因此在設(shè)計(jì)Web緩存系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)力求做到Cache命中率最大化和失效代價(jià)最小化。
（3）代理可能成為瓶頸。因此應(yīng)為一個(gè)代理設(shè)定一個(gè)服務(wù)客戶數(shù)量上限及一個(gè)服務(wù)效率下限，使得一個(gè)代理系統(tǒng)的效率至少同客戶直接和遠(yuǎn)程服務(wù)器相連的效率一樣。
系統(tǒng)緩存
將CPU比作一個(gè)城里的家具廠，而將存儲(chǔ)系統(tǒng)比作郊區(qū)的木料廠，那么實(shí)際情況就是木料廠離家具廠越來越遠(yuǎn)，即使使用更大的卡車來運(yùn)送木料，家具廠也得停工來等待木料送來。在這樣的情況下，一種解決方法是在市區(qū)建立一個(gè)小型倉(cāng)庫(kù)，在里面放置一些家具廠最常用到的木料。這個(gè)倉(cāng)庫(kù)實(shí)際上就是家具廠的“Cache”，家具廠就可以從倉(cāng)庫(kù)不停的及時(shí)運(yùn)送需要的木料。當(dāng)然，倉(cāng)庫(kù)越大，存放的木料越多，效果就越好，因?yàn)檫@樣即使是些不常用的東西也可以在倉(cāng)庫(kù)里找到。需要的木料倉(cāng)庫(kù)里沒有，就要從城外的木料廠里繼續(xù)找，而家具廠就得等著了。倉(cāng)庫(kù)就相對(duì)于L1緩存，可以由CPU及時(shí)快速的讀寫，所以存儲(chǔ)的是CPU最常用代碼和數(shù)據(jù)（后面會(huì)介紹一下如何挑選“最常用”）。L1緩存的速率比系統(tǒng)內(nèi)存快的多是因?yàn)槭褂玫氖?a href="/hebeideji/3991297295590422794.html">sram，這種內(nèi)存單晶元使用四到六個(gè)晶體管。這也使得SRAM的造價(jià)相當(dāng)?shù)母撸圆荒苣脕碛迷谡麄€(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)上。在大多數(shù)CPU上，L1緩存和核心一起在一塊芯片上。在家具廠的例子中，就好比工廠和倉(cāng)庫(kù)在同一條街上。這樣的設(shè)計(jì)使CPU可以從最近最快的地方得到數(shù)據(jù)，但是也使得“城外的木料廠”到“倉(cāng)庫(kù)”和到“家具廠”的距離差不多遠(yuǎn)。這樣CPU需要的數(shù)據(jù)不在L1緩存中，也就是“Cache Miss”，從存儲(chǔ)設(shè)備取數(shù)據(jù)就要很長(zhǎng)時(shí)間了。處理器速率越快，兩者之間的差距就越大。使用Pentium4那樣的高頻率處理器，從內(nèi)存中取得數(shù)據(jù)就相當(dāng)于“木料廠”位于另一個(gè)國(guó)家。
其實(shí)，緩存是CPU的一部分，它存在于CPU中 CPU存取數(shù)據(jù)的速率非常的快，一秒鐘能夠存取、處理十億條指令和數(shù)據(jù)（術(shù)語(yǔ)：CPU主頻1G），而內(nèi)存就慢很多，快的內(nèi)存能夠達(dá)到幾十兆就不錯(cuò)了，可見兩者的速率差異是多么的大 緩存是為了解決CPU速率和內(nèi)存速率的速率差異問題 內(nèi)存中被CPU訪問最頻繁的數(shù)據(jù)和指令被復(fù)制入CPU中的緩存，這樣CPU就可以不經(jīng)常到象“蝸牛”一樣慢的內(nèi)存中去取數(shù)據(jù)了，CPU只要到緩存中去取就行了，而緩存的速率要比內(nèi)存快很多 這里要特別指出的是： 1.因?yàn)榫彺嬷皇莾?nèi)存中少部分?jǐn)?shù)據(jù)的復(fù)制品，所以CPU到緩存中尋找數(shù)據(jù)時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)找不到的情況（因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)沒有從內(nèi)存復(fù)制到緩存中去），這時(shí)CPU還是會(huì)到內(nèi)存中去找數(shù)據(jù)，這樣系統(tǒng)的速率就慢下來了，不過CPU會(huì)把這些數(shù)據(jù)復(fù)制到緩存中去，以便下一次不要再到內(nèi)存中去取。 2.因?yàn)殡S著時(shí)間的變化，被訪問得最頻繁的數(shù)據(jù)不是一成不變的，也就是說，剛才還不頻繁的數(shù)據(jù)，此時(shí)已經(jīng)需要被頻繁的訪問，剛才還是最頻繁的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在又不頻繁了，所以說緩存中的數(shù)據(jù)要經(jīng)常按照一定的算法來更換，這樣才能保證緩存中的數(shù)據(jù)是被訪問最頻繁的 3.關(guān)于一級(jí)緩存和二級(jí)緩存為了分清這兩個(gè)概念，我們先了解一下RAM ram和ROM相對(duì)的，RAM是掉電以后，其中信息才消失的那一種，ROM是在掉電以后信息也不會(huì)消失的那一種。RAM又分兩種：一種是靜態(tài)RAM、sram；一種是動(dòng)態(tài)RAM、DRAM。
磁盤緩存
磁盤緩存分為讀緩存和寫緩存。讀緩存是指，操作系統(tǒng)為已讀取的文件數(shù)據(jù)，在內(nèi)存較空閑的情況下留在內(nèi)存空間中（這個(gè)內(nèi)存空間被稱之為“內(nèi)存池”），當(dāng)下次軟件或用戶再次讀取同一文件時(shí)就不必重新從磁盤上讀取，從而提高速率。寫緩存實(shí)際上就是將要寫入磁盤的數(shù)據(jù)先保存于系統(tǒng)為寫緩存分配的內(nèi)存空間中，當(dāng)保存到內(nèi)存池中的數(shù)據(jù)達(dá)到一個(gè)程度時(shí)，便將數(shù)據(jù)保存到硬盤中。這樣可以減少實(shí)際的磁盤操作，有效的保護(hù)磁盤免于重復(fù)的讀寫操作而導(dǎo)致的損壞，也能減少寫入所需的時(shí)間。
根據(jù)寫入方式的不同，有寫通式和回寫式兩種。寫通式在讀HDD數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)先檢查請(qǐng)求指令，看看所要的數(shù)據(jù)是否在緩存中，在的話就由緩存送出響應(yīng)的數(shù)據(jù)，這個(gè)過程稱為命中。這樣系統(tǒng)就不必訪問硬盤中的數(shù)據(jù)，由于SDRAM的速率比磁介質(zhì)快很多，因此也就加快了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾省；貙懯骄褪窃趯懭胗脖P數(shù)據(jù)時(shí)也在緩存中找，找到就由緩存就數(shù)據(jù)寫入盤中，多數(shù)硬盤都是采用的回寫式緩存，這樣就大大提高了性能。緩存英文名為 Cache。CPU 緩存也是內(nèi)存的一種，其數(shù)據(jù)交換速率快且運(yùn)算頻率高。磁盤緩存則是操作系統(tǒng)為磁盤輸入輸出而在普通物理內(nèi)存中分配的一塊內(nèi)存區(qū)域。
HDD的緩沖區(qū)，硬盤的緩沖區(qū)是硬盤與外部總線交換數(shù)據(jù)的場(chǎng)所。硬盤的讀數(shù)據(jù)的過程是將磁信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后，通過緩沖區(qū)一次次地填充與清空，再填充，再清空，一步步按照PCI總線的周期送出，可見，緩沖區(qū)的作用是相當(dāng)重要的。它的作用也是提高性能，但是它與緩存的不同之處在于：一、它是容量固定的硬件，而不像緩存是可以由操作系統(tǒng)在內(nèi)存中動(dòng)態(tài)分配的。二、它對(duì)性能的影響大大超過磁盤緩存對(duì)性能的影響，因?yàn)闆]有緩沖區(qū)，就會(huì)要求每傳一個(gè)字（通常是4字節(jié)）就需要讀一次磁盤或?qū)懸淮未疟P。
緩存分類
靜態(tài)頁(yè)面的緩存可能有2種形式：其實(shí)主要區(qū)別就是CMS是否自己負(fù)責(zé)關(guān)聯(lián)內(nèi)容的緩存更新管理。
1、靜態(tài)緩存：是在新內(nèi)容發(fā)布的同時(shí)就立刻生成相應(yīng)內(nèi)容的靜態(tài)頁(yè)面，比如：2003年3月22日，管理員通過后臺(tái)內(nèi)容管理界面錄入一篇文章后，并同步更新相關(guān)索引頁(yè)上的鏈接。
2、動(dòng)態(tài)緩存：是在新內(nèi)容發(fā)布以后，并不預(yù)先生成相應(yīng)的靜態(tài)頁(yè)面，直到對(duì)相應(yīng)內(nèi)容發(fā)出請(qǐng)求時(shí)，如果前臺(tái)緩存服務(wù)器找不到相應(yīng)緩存，就向后臺(tái)內(nèi)容管理服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，后臺(tái)系統(tǒng)會(huì)生成相應(yīng)內(nèi)容的靜態(tài)頁(yè)面，用戶第一次訪問頁(yè)面時(shí)可能會(huì)慢一點(diǎn)，但是以后就是直接訪問緩存了。
靜態(tài)緩存的缺點(diǎn)：
復(fù)雜的觸發(fā)更新機(jī)制：這種機(jī)制在內(nèi)容管理系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單的時(shí)候是非常適用的。但對(duì)于一個(gè)關(guān)系比較復(fù)雜的網(wǎng)站來說，頁(yè)面之間的邏輯引用關(guān)系就成為一個(gè)非常非常復(fù)雜的問題。最典型的例子就是一條新聞要同時(shí)出現(xiàn)在新聞首頁(yè)和相關(guān)的3個(gè)新聞專題中，在靜態(tài)緩存模式中，每發(fā)一篇新文章，除了這篇新聞內(nèi)容本身的頁(yè)面外，還需要系統(tǒng)通過觸發(fā)器生成多個(gè)新的相關(guān)靜態(tài)頁(yè)面，這些相關(guān)邏輯的觸發(fā)也往往就會(huì)成為內(nèi)容管理系統(tǒng)中最復(fù)雜的部分之一。
舊內(nèi)容的批量更新：通過靜態(tài)緩存發(fā)布的內(nèi)容，對(duì)于以前生成的靜態(tài)頁(yè)面的內(nèi)容很難修改，這樣用戶訪問舊頁(yè)面時(shí)，新的模板根本無法生效。
在動(dòng)態(tài)緩存模式中，每個(gè)動(dòng)態(tài)頁(yè)面只需要關(guān)心，而相關(guān)的其他頁(yè)面能自動(dòng)更新，從而大大減少了設(shè)計(jì)相關(guān)頁(yè)面更新觸發(fā)器的需要。
軟道語(yǔ)錄
緩存
是把最常用的東西放在最容易取得的地方。
緩存映射
根據(jù)E的數(shù)值，高速緩存可以被分為不同的類，包括直接映射緩存，組相聯(lián)緩存和全相聯(lián)緩存。
直接映射緩存
這種緩存中，每個(gè)組只有一行，E = 1，結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，整個(gè)緩存就相當(dāng)于關(guān)于組的一維數(shù)組。不命中時(shí)的行替換也很簡(jiǎn)單，就一個(gè)行嘛，哪不命中替換哪。為了適應(yīng)容量小的情況，第n+1層存儲(chǔ)器中的某個(gè)數(shù)據(jù)塊，你只能被替換到上一層（也就是第n層）存儲(chǔ)器中的某個(gè)位置的子集中。現(xiàn)在假設(shè)一個(gè)直接映射的高速緩存，（S，E，B，m) = ( 4,1,2,4 )，也就是說，地址是4位（16個(gè)），有四個(gè)組，每個(gè)組一行，每個(gè)塊兩個(gè)字節(jié)。由于有16個(gè)地址，表征16個(gè)字節(jié)，所以總共有8個(gè)塊，但只有4個(gè)組，也就是4行。只能把多個(gè)塊映射到相同的緩存組，比如0和4都映射到組0，1和5都映射到組1，等等。這下問題就來了，比如先讀塊0，此時(shí)塊0的數(shù)據(jù)被cache到組1。然后我再讀塊4，因?yàn)閴K4也是被映射到組1的，組1又只有一行，那就只有把以前塊0的數(shù)據(jù)覆蓋了，要是之后我又讀塊0，就 miss了，只能到下級(jí)的存儲(chǔ)器去找。實(shí)際的循環(huán)程序中，很容易引起這種情況，稱其為抖動(dòng)。這種情況的存在，自然大大影響了性能。所以，需要更好的映射方案。
組相聯(lián)緩存
在組相聯(lián)緩存里，E大于1，就是說一個(gè)組里面有多個(gè)cacheline。E等于多少，就叫有多少路，所以叫E路組相聯(lián)。
組相聯(lián)的行匹配就要復(fù)雜一些了，因?yàn)橐獧z查多個(gè)行的標(biāo)記位和有效位。如果最終找到了，還好。當(dāng)然，找不到會(huì)從下一級(jí)存儲(chǔ)器中取出包含所需求數(shù)據(jù)的行來替換，但一個(gè)組里面這么多行，替換哪個(gè)行。如果有一個(gè)空行，自然就是替換空行，如果沒有空行，那就引發(fā)了一些其他的替換策略了。除了剛才介紹過的隨機(jī)策略，還有最不常使用策略，最近最少使用策略。這些策略本身是需要一定開銷的，但要知道，不命中的開銷是很大的，所以為了保證命中率，采取一些相對(duì)復(fù)雜的策略是值得的。
全相聯(lián)緩存
所謂全相聯(lián)，就是由一個(gè)包含所有緩存行的組組成的緩存（塊可以放在高速緩存中的任意位置）。由于只有一個(gè)組，所以組選擇特別簡(jiǎn)單，此時(shí)地址就沒有組索引了，只有標(biāo)記和偏移，也就是t部分和b部分。其他的步驟，行匹配和數(shù)據(jù)選擇，和組相聯(lián)原理是一樣的，只是規(guī)模大得多了。如果說上面關(guān)于這三種映射方法的描述非常抽象，為了能理解得更加透徹，把存儲(chǔ)器比作一家大超市，超市里面的東西就是一個(gè)個(gè)字節(jié)或者數(shù)據(jù)。為了讓好吃好玩受歡迎的東西能夠容易被看到，超市可以將這些東西集中在一塊放在一個(gè)專門的推薦柜臺(tái)中，這個(gè)柜臺(tái)就是緩存。如果僅僅是把這些貨物放在柜臺(tái)中即完事，那么這種就是完全關(guān)聯(lián)的方式。
可是如果想尋找自己想要的東西，還得在這些推薦貨物中尋找，而且由于位置不定，甚至可能把整個(gè)推薦柜臺(tái)尋找個(gè)遍，這樣的效率無疑還是不高的。于是超市老總決定采用另一種方式，即將所有推薦貨物分為許多類別，如“果醬餅干”，“巧克力餅干”，“核桃牛奶”等，柜臺(tái)的每一層存放一種貨物。這就是直接關(guān)聯(lián)的訪問原理。這樣的好處是容易讓顧客有的放矢，尋找更快捷，更有效。
但這種方法還是有其缺點(diǎn)，那就是如果需要果醬餅干的顧客很多，需要巧克力餅干的顧客相對(duì)較少，顯然對(duì)果醬餅干的需求量會(huì)遠(yuǎn)多于對(duì)巧克力餅干的需求量，可是放置兩種餅干的空間是一樣大的，于是可能出現(xiàn)這種情況：存放的果醬餅干的空間遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)需求的數(shù)量，而巧克力餅干的存放空間卻被閑置。為了克服這個(gè)弊病，老板決定改進(jìn)存貨方法：還是將貨物分類存放，不過分類方法有所變化，按“餅干”，“牛奶”，“果汁”等類別存貨，也就是說，無論是什么餅干都能存入“餅干”所用空間中，這種方法顯然提高了空間利用的充分性，讓存儲(chǔ)以及查找方法更有彈性。
技術(shù)指標(biāo)
CPU產(chǎn)品中，一級(jí)緩存的容量基本在4kb到64kb之間，二級(jí)緩存的容量則分為128kb、256kb、512kb、1mb、2mb等。一級(jí)緩存容量各產(chǎn)品之間相差不大，而二級(jí)緩存容量則是提高cpu性能的關(guān)鍵。二級(jí)緩存容量的提升是由cpu制造工藝所決定的，容量增大必然導(dǎo)致cpu內(nèi)部晶體管數(shù)的增加，要在有限的cpu面積上集成更大的緩存，對(duì)制造工藝的要求也就越高
緩存(cache)大小是CPU的重要指標(biāo)之一，其結(jié)構(gòu)與大小對(duì)CPU速率的影響非常大。簡(jiǎn)單地講，緩存就是用來存儲(chǔ)一些常用或即將用到的數(shù)據(jù)或指令，當(dāng)需要這些數(shù)據(jù)或指令的時(shí)候直接從緩存中讀取，這樣比到內(nèi)存甚至HDD中讀取要快得多，能夠大幅度提升cpu的處理速率。所謂處理器緩存，通常指的是二級(jí)高速緩存，或外部高速緩存。即高速緩沖存儲(chǔ)器，是位于CPU和主存儲(chǔ)器dram(dynamic ram)之間的規(guī)模較小的但速率很高的存儲(chǔ)器，通常由sram（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）組成。用來存放那些被cpu頻繁使用的數(shù)據(jù)，以便使cpu不必依賴于速率較慢的dram（動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）。l2高速緩存一直都屬于速率極快而價(jià)格也相當(dāng)昂貴的一類內(nèi)存，稱為sram(靜態(tài)ram)，sram(static ram)是靜態(tài)存儲(chǔ)器的英文縮寫。由于sram采用了與制作cpu相同的半導(dǎo)體工藝，因此與動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器dram比較，sram的存取速率快，但體積較大，價(jià)格很高。
處理器緩存的基本思想是用少量的sram作為cpu與dram存儲(chǔ)系統(tǒng)之間的緩沖區(qū)，即cache系統(tǒng)。80486以及更高檔微處理器的一個(gè)顯著特點(diǎn)是處理器芯片內(nèi)集成了sram作為cache，由于這些cache裝在芯片內(nèi)，因此稱為片內(nèi)cache。486芯片內(nèi)cache的容量通常為8k。高檔芯片如pentium為16kb，power pc可達(dá)32kb。pentium微處理器進(jìn)一步改進(jìn)片內(nèi)cache，采用數(shù)據(jù)和雙通道cache技術(shù)，相對(duì)而言，片內(nèi)cache的容量不大，但是非常靈活、方便，極大地提高了微處理器的性能。片內(nèi)cache也稱為一級(jí)cache。由于486，586等高檔處理器的時(shí)鐘頻率很高，一旦出現(xiàn)一級(jí)cache未命中的情況，性能將明顯惡化。在這種情況下采用的辦法是在處理器芯片之外再加cache，稱為二級(jí)cache。二級(jí)cache實(shí)際上是cpu和主存之間的真正緩沖。由于系統(tǒng)板上的響應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)低于cpu的速率，沒有二級(jí)cache就不可能達(dá)到486，586等高檔處理器的理想速率。二級(jí)cache的容量通常應(yīng)比一級(jí)cache大一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。在系統(tǒng)設(shè)置中，常要求用戶確定二級(jí)cache是否安裝及尺寸大小等。二級(jí)cache的大小一般為128kb、256kb或512kb。在486以上檔次的微機(jī)中，普遍采用256kb或512kb同步cache。所謂同步是指cache和cpu采用了相同的時(shí)鐘周期，以相同的速率同步工作。相對(duì)于異步cache，性能可提高30%以上。pc及其服務(wù)器系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)之一是cpu主頻越做越高，系統(tǒng)架構(gòu)越做越先進(jìn)，而主存儲(chǔ)器dram的結(jié)構(gòu)和存取時(shí)間改進(jìn)較慢。因此，緩存（cache）技術(shù)愈顯重要，在pc系統(tǒng)中cache越做越大。廣大用戶已把cache做為評(píng)價(jià)和選購(gòu)pc系統(tǒng)的一個(gè)重要指標(biāo)。
光驅(qū)緩存
光存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器都帶有內(nèi)部緩沖器或高速緩存存儲(chǔ)器。這些緩沖器是實(shí)際的存儲(chǔ)芯片，安裝在驅(qū)動(dòng)器的電路板上，它在發(fā)送數(shù)據(jù)給PC之前可能準(zhǔn)備或存儲(chǔ)更大的數(shù)據(jù)段。CD/DVD典型的緩沖器大小為128KB，不過具體的驅(qū)動(dòng)器可大可小（通常越多越好）。可刻錄CD或DVD驅(qū)動(dòng)器一般具有2MB-4MB以上的大容量緩沖器，用于防止緩存欠載（buffer underrun）錯(cuò)誤，同時(shí)可以使刻錄工作平穩(wěn)、恒定的寫入。一般來說，驅(qū)動(dòng)器越快，就有更多的緩沖存儲(chǔ)器，以處理更高的傳輸速率。
CD/DVD驅(qū)動(dòng)器帶有緩沖或高速緩存具有很多好處。緩沖可以保證PC以固定速率接收數(shù)據(jù)。當(dāng)一個(gè)應(yīng)用程序從驅(qū)動(dòng)器請(qǐng)求數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)可能位于分散在光盤上不同地方。因?yàn)轵?qū)動(dòng)器的訪問速率相對(duì)較慢，在數(shù)據(jù)讀取時(shí)會(huì)使驅(qū)動(dòng)器不得不間隔性向PC發(fā)送數(shù)據(jù)。驅(qū)動(dòng)器的緩沖在軟件的控制下可以預(yù)先讀取并準(zhǔn)備光盤的內(nèi)容目錄，從而加速第一次數(shù)據(jù)請(qǐng)求。
光驅(qū)讀取數(shù)據(jù)的規(guī)律是首先在緩存里尋找，如果在緩存中沒有找到才會(huì)去光盤上尋找，大容量的緩存可以預(yù)先讀取的數(shù)據(jù)越多，但在實(shí)際應(yīng)用中CD-ROM、DVD-ROM等讀取操作時(shí)，讀取重復(fù)信息的機(jī)會(huì)是相對(duì)較少的，大部分的光盤更多的時(shí)候是一次讀取數(shù)量較多的文件內(nèi)容，因此在CD-ROM、DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器上緩存重要性得不到體現(xiàn)，因此大多此類產(chǎn)品采用較小的緩存容量。CD-ROM一般有128KB、256KB、512KB幾種；而DVD一般有128KB、256KB、512KB，只有個(gè)別的外置式DVD光驅(qū)采用了較大容量的緩存。
在刻錄機(jī)或COMMBO產(chǎn)品上，緩存就變得十分重要了。在刻錄光盤時(shí)，系統(tǒng)會(huì)把需要刻錄的數(shù)據(jù)預(yù)先讀取到緩存中，然后再?gòu)木彺孀x取數(shù)據(jù)進(jìn)行刻錄，緩存就是數(shù)據(jù)和刻錄盤之間的橋梁。系統(tǒng)在傳輸數(shù)據(jù)到緩存的過程中，不可避免的會(huì)發(fā)生傳輸?shù)耐ｎD，如在刻錄大量小容量文件時(shí)，HDD讀取的速率很可能會(huì)跟不上刻錄的速率，就會(huì)造成緩存內(nèi)的數(shù)據(jù)輸入輸出不成比例，如果這種狀態(tài)持續(xù)一段時(shí)間，就會(huì)導(dǎo)致緩存內(nèi)的數(shù)據(jù)被全部輸出，而得不到輸入，此時(shí)就會(huì)造成緩存欠載錯(cuò)誤，這樣就會(huì)導(dǎo)致刻錄光盤失敗。因此刻錄機(jī)和COMMBO產(chǎn)品都會(huì)采用較大容量的緩存容量，再配合防刻死技術(shù)，就能把刻壞盤的幾率降到最低。同時(shí)緩存還能協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)傳輸速率，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。
刻錄機(jī)產(chǎn)品一般有2MB、4MB、8MB，COMBO產(chǎn)品一般有2MB、4MB、8MB的緩存容量，受制造成本的限制，緩存不可能制作到足夠大。但適量的緩存容量還是選擇光儲(chǔ)需要考慮的關(guān)鍵之一
網(wǎng)絡(luò)緩存
（1）減少網(wǎng)絡(luò)流量，從而減輕擁塞。
（2）降低客戶訪問延遲，其主要原因有：
①緩存在代理服務(wù)器中的內(nèi)容，客戶可以直接從代理獲取而不是從遠(yuǎn)程服務(wù)器獲取，從而減小了傳輸延遲；
②沒有被緩存的內(nèi)容由于網(wǎng)絡(luò)擁塞及服務(wù)器負(fù)載的減輕而可以較快地被客戶獲取。
（3）由于客戶的部分請(qǐng)求內(nèi)容可以從代理處獲取，從而減輕了遠(yuǎn)程服務(wù)器負(fù)載。
World Wide Web（WWW）正在演繹一種新的人類生活，Internet在以前所未有的勢(shì)頭推進(jìn)，一方面，人們?yōu)槲宀世_紛的網(wǎng)絡(luò)世界所陶醉，另一方面又為日漸變慢的訪問速率所苦惱……
什么影響Internet訪問速率
訪問網(wǎng)站的過程是通過建立在TCP/IP協(xié)議之上的HTTP協(xié)議來完成的。從客戶端發(fā)出一個(gè)HTTP請(qǐng)求開始，用戶所經(jīng)歷的等待時(shí)間主要決定于DNS和網(wǎng)站的響應(yīng)時(shí)間。網(wǎng)站.ch首先必須被DNS服務(wù)器解析為IP地址，HTTP的延時(shí)則由在客戶端和服務(wù)器間的若干個(gè)往返時(shí)間所決定。
往返時(shí)間是指客戶端等待每次請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間，平均往返時(shí)間取決于三個(gè)方面：
1. 網(wǎng)站服務(wù)器的延時(shí)
網(wǎng)站服務(wù)器造成的延時(shí)在往返時(shí)間中占主要比例。當(dāng)某個(gè)服務(wù)器收到多個(gè)并發(fā)HTTP請(qǐng)求時(shí)，會(huì)產(chǎn)生排隊(duì)延時(shí)。由于響應(yīng)一個(gè)HTTP請(qǐng)求，往往需要多次訪問本地HDD，所以即使是一臺(tái)負(fù)載并不大的服務(wù)器，也可能產(chǎn)生幾十或幾百微秒的延時(shí)。
2. 由路由器、網(wǎng)關(guān)、代理服務(wù)器和防火墻引入的延時(shí)
通常在客戶端和服務(wù)器之間的路徑上會(huì)存在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如路由器、網(wǎng)關(guān)、代理和防火墻等。它們對(duì)經(jīng)過的IP包都要做存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)發(fā)的操作，于是會(huì)引入排隊(duì)延時(shí)和處理延時(shí)。在網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，這些設(shè)備甚至?xí)G包，此時(shí)會(huì)寄希望于客戶端和服務(wù)器通過端到端的協(xié)議來恢復(fù)通信。
3. 不同通信鏈路上的數(shù)據(jù)傳輸速率
在廣域網(wǎng)中，從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸速率是決定往返時(shí)間的一個(gè)重要因素。但基本帶寬的作用并不是像人們想象的那么重要，一項(xiàng)測(cè)試表明，當(dāng)網(wǎng)站采用T3速率接入Internet時(shí)，也僅有2%的網(wǎng)頁(yè)或?qū)ο竽芤?4kbps的速率提供給客戶端，這顯然表明，帶寬在網(wǎng)絡(luò)性能上不是最關(guān)鍵的因素。
今天Internet在向世界的每一個(gè)角落延伸，用戶向一個(gè)服務(wù)器發(fā)出的 請(qǐng)求可能會(huì)經(jīng)過8000公里到1.6萬公里的距離，光速帶來的延時(shí)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的延時(shí)是網(wǎng)絡(luò)如此緩慢的最根本原因。
網(wǎng)絡(luò)緩存解決根本問題
既然影響網(wǎng)絡(luò)速率的原因是由距離和光速引起，那么加速Web訪問的重要途徑之一是縮短客戶端與網(wǎng)站之間的距離。通過將用戶頻繁訪問的頁(yè)面和對(duì)象存放在離用戶更近的地方，才能減少光速引入的延時(shí)，同時(shí)由于減少了路由中的環(huán)節(jié)，也相應(yīng)地減少了路由器、防火墻和代理等引入的延時(shí)。傳統(tǒng)的解決辦法是建立鏡像服務(wù)器來達(dá)到縮短距離的目的。但這個(gè)辦法存在很大的不足，對(duì)于某個(gè)站點(diǎn)而言，不可能在離每個(gè)用戶群較近的地方都建立鏡像站點(diǎn)，若對(duì)大多數(shù)網(wǎng)站都用這樣的辦法就更不經(jīng)濟(jì)，同時(shí)管理和維護(hù)鏡像站點(diǎn)是一項(xiàng)非常困難的工作。
網(wǎng)絡(luò)緩存是一種降低Internet流量和提高終端用戶響應(yīng)時(shí)間的新興網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它的觀念來自于計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的其他領(lǐng)域，如目前流行的英特爾架構(gòu)的CPU中就存在緩存，用于提高內(nèi)存存取的速率；各種操作系統(tǒng)在進(jìn)行磁盤存取時(shí)也會(huì)利用緩存來提高速率；分布式文件系統(tǒng)通常也通過緩存來提高客戶機(jī)和服務(wù)器之間的速率。
1.緩存的類型
網(wǎng)絡(luò)緩存可以在客戶端，也可以在網(wǎng)絡(luò)上，由此我們將緩存分為兩類:瀏覽器緩存和代理緩存。
幾乎目前所有的瀏覽器都有一個(gè)內(nèi)置的緩存，它們通常利用客戶端本地的內(nèi)存和HDD來完成緩存工作，同時(shí)允許用戶對(duì)緩存的內(nèi)容大小作控制。網(wǎng)絡(luò)瀏覽器緩存是網(wǎng)絡(luò)緩存的一個(gè)極端的情況，因?yàn)榫彺嬖O(shè)在客戶機(jī)本地。通常一個(gè)客戶端只有一個(gè)用戶或幾個(gè)共享計(jì)算機(jī)用戶，瀏覽器緩存要求的硬盤空間通常在5MB到50MB的范圍內(nèi)。但是瀏覽器緩存在用戶之間難以共享，不同客戶端的緩存無法實(shí)現(xiàn)交流，因而緩存的內(nèi)容與效果相當(dāng)有限。
代理緩存則是一種獨(dú)立的應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，它更像E－mail、Web、DNS等服務(wù)。許多用戶不僅可以共享緩存，而且可以同時(shí)訪問緩存中的內(nèi)容。企業(yè)級(jí)代理緩存一般需要配置高端的處理器和存儲(chǔ)系統(tǒng)，采用專用的軟件，要求的HDD空間在5MB到50GB左右，內(nèi)存為64MB到512MB。
代理處于客戶端與網(wǎng)站服務(wù)器之間，在某些情況下，這種連接是不允許的，如網(wǎng)站在防火墻內(nèi)，這時(shí)客戶端必須與代理建立TCP連接，然后由代理建立與網(wǎng)站服務(wù)器的TCP連接。代理在服務(wù)器和客戶端之間起到了數(shù)據(jù)接力的作用。代理發(fā)出的HTTP請(qǐng)求與一般的HTTP請(qǐng)求有細(xì)小的不同，主要在于它包含了完整的URL，而不只是URL的路徑。
2.代理緩存的工作原理
當(dāng)代理緩存收到客戶端的請(qǐng)求時(shí)，它首先檢查所請(qǐng)求的內(nèi)容是否已經(jīng)被緩存。如果沒有找到，緩存必須以客戶端的名義轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求，并在收到服務(wù)器發(fā)出的文件時(shí)，將它以一定的形式保存在本地HDD，并將其發(fā)送給客戶端。
如果客戶端請(qǐng)求的內(nèi)容已被緩存，還存在兩種可能：其一，緩存的內(nèi)容已經(jīng)過時(shí)，即緩存中保存的內(nèi)容超過了預(yù)先設(shè)定的時(shí)限，或網(wǎng)站服務(wù)器的網(wǎng)頁(yè)已經(jīng)更新，這時(shí)緩存會(huì)要求原服務(wù)器驗(yàn)證緩存中的內(nèi)容，要么更新內(nèi)容，要么返回“未修改”的消息；其二，緩存的內(nèi)容是新的，即與原網(wǎng)站的內(nèi)容保持同步，此時(shí)稱為緩存命中，這時(shí)緩存會(huì)立即將已保存的內(nèi)容送給客戶端。
在客戶端的請(qǐng)求沒有命中時(shí)，反而增加了緩存存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)的處理時(shí)間。在這種情況下，代理緩存是否仍有意義呢？實(shí)際上，代理緩存能夠同時(shí)與網(wǎng)站服務(wù)器建立多個(gè)并發(fā)的TCP/IP連接，并行獲取網(wǎng)站上的內(nèi)容。緩存的存在從整體上降低了對(duì)網(wǎng)站訪問的次數(shù)，也就降低了單位時(shí)間內(nèi)服務(wù)器端的排隊(duì)數(shù)目，因而這時(shí)并發(fā)連接的排隊(duì)延時(shí)要小得多。優(yōu)秀的緩存甚至能實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)頁(yè)內(nèi)相關(guān)鏈接內(nèi)容的預(yù)取以加快連接的速率。
3.代理緩存的策略
當(dāng)原服務(wù)器的文件修改或被刪除后，緩存又如何知道它保存的拷貝已經(jīng)作廢呢？HTTP協(xié)議為緩存服務(wù)提供了基本的支持，它使緩存能向原服務(wù)器查詢，某個(gè)文件是否更改，如果緩存的拷貝過時(shí)則進(jìn)行有條件下載。僅當(dāng)原服務(wù)器文件超過指定的日期時(shí)，才會(huì)發(fā)出新的文件。
但是這些詢問操作對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器造成的負(fù)載幾乎和獲取該文件差不多，因此不可能在客戶端向緩存發(fā)起請(qǐng)求時(shí)都執(zhí)行這樣的操作。HTTP協(xié)議使得服務(wù)器可以有選擇地為每個(gè)文檔指定生存時(shí)間，即清楚地指出某個(gè)文件的有效生命周期，生存時(shí)間很短即意味著“不要對(duì)其緩存”。拷貝的保留時(shí)間可以是固定的，也可以是通過這個(gè)文件的大小、來源、生存時(shí)間或內(nèi)容計(jì)算出來的。
分布緩存
分布式緩存系統(tǒng)是為了解決數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和web服務(wù)器之間的瓶頸。如果一個(gè)網(wǎng)站的流量很大，這個(gè)瓶頸將會(huì)非常明顯，每次數(shù)據(jù)庫(kù)查詢耗費(fèi)的時(shí)間將會(huì)非常可觀。對(duì)于更新速度不是很快的網(wǎng)站，我們可以用靜態(tài)化來避免過多的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢。對(duì)于更新速度以秒計(jì)的網(wǎng)站，靜態(tài)化也不會(huì)太理想，可以用緩存系統(tǒng)來構(gòu)建。如果只是單臺(tái)服務(wù)器用作緩存，問題不會(huì)太復(fù)雜，如果有多臺(tái)服務(wù)器用作緩存，就要考慮緩存服務(wù)器的負(fù)載均衡。
使用memcached分布式緩存服務(wù)來達(dá)到保存用戶的會(huì)話數(shù)據(jù)，而達(dá)到各個(gè)功能模塊都能夠跨省份、跨服務(wù)器共享本次會(huì)話中的私有數(shù)據(jù)的目的。每個(gè)省份使用一臺(tái)服務(wù)器來做為Memcached服務(wù)器來存儲(chǔ)用戶的會(huì)話中的數(shù)據(jù)。當(dāng)然也可以多臺(tái)服務(wù)器，但必須確保每個(gè)省份的做Memcached服務(wù)器數(shù)量必須一致，這樣才能夠保證Memcached客戶端操作的是同一份數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的一致性。
會(huì)話數(shù)據(jù)的添加、刪除、修改
Memcached客戶端，添加、刪除和、修改會(huì)話信息數(shù)據(jù)時(shí)，不僅要添加、刪除、修改本省的Memcached服務(wù)器數(shù)據(jù)，而且同時(shí)要對(duì)其它省份的Memcached服務(wù)器做同樣的操作。這樣用戶訪問其它省份的服務(wù)器的功能模塊進(jìn)也能讀取到相同的會(huì)話數(shù)據(jù)。memcached客戶端服務(wù)器的列表使用局域網(wǎng)的內(nèi)網(wǎng)IP（如：192.168.1.179）操作本省的Memcached服務(wù)器，使用公網(wǎng)的IP（如：202.183.62.210）操作其它省份的Memcached服務(wù)器。
會(huì)話數(shù)據(jù)的讀取
系統(tǒng)所有模塊讀取會(huì)話數(shù)據(jù)的Memcached客戶端服務(wù)器列表都設(shè)為本省Memcached服務(wù)器地址的內(nèi)網(wǎng)IP來向Memcached服務(wù)器中讀取會(huì)話數(shù)據(jù)。
同一會(huì)話的確認(rèn)
使用Cookie來保持客戶與服務(wù)端的聯(lián)系。每一次會(huì)話開始就生成一個(gè)GUID作為SessionID，保存在客戶端的Cookie中，作用域是頂級(jí)域名，這樣二級(jí)、三級(jí)域名就可以共享到這個(gè)Cookie，系統(tǒng)中就使用這個(gè)SessionID來確認(rèn)它是否是同一個(gè)會(huì)話。
會(huì)話數(shù)據(jù)的唯一ID
會(huì)話數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在memcached服務(wù)器上的唯一鍵Key也就是會(huì)話數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的唯一ID定義為：SessionID_Name,SessionID就是保存在客戶端Cookie中的SessionID,Name就是會(huì)話數(shù)據(jù)的名稱，同一次會(huì)話中各個(gè)會(huì)話數(shù)據(jù)的Name必須是唯一的，否則新的會(huì)話數(shù)據(jù)將覆蓋舊的會(huì)話數(shù)據(jù)。
會(huì)話的失效時(shí)間
會(huì)話的失效通過控制Cookie的有效時(shí)間來實(shí)現(xiàn)，會(huì)話的時(shí)間設(shè)為SessionID或Cookie中的有效時(shí)間，且每一次訪問SessionID時(shí)都要重新設(shè)置一下Cookie的有效時(shí)間，這樣就達(dá)到的會(huì)話的有效時(shí)間就是兩次間訪問Cookie中SessionID值的的最長(zhǎng)時(shí)間，如果兩次訪問的間隔時(shí)間超過有效時(shí)間，保存在SessionID的Cookie將會(huì)失效。并生成新的SessionID存放在Cookie中,SessionID改變啦，會(huì)話就結(jié)束啦。memcached服務(wù)器中會(huì)話數(shù)據(jù)的失效，每一次向Memcached服務(wù)器中添加會(huì)話數(shù)據(jù)時(shí)，都把有效時(shí)間設(shè)為一天也就是24小時(shí)，讓Memcached服務(wù)使用它內(nèi)部的機(jī)制去清除，不必在程序中特別做會(huì)話數(shù)據(jù)的刪除操作。數(shù)據(jù)在Memcached服務(wù)器中有有效時(shí)間只是邏輯上的。就算是過了24小時(shí)，如果分配給Memcached服務(wù)的內(nèi)存還夠用的話。數(shù)據(jù)還是保存在內(nèi)存當(dāng)中的，只是Memcached客戶端讀取不到而已。只有到了分配給memcached服務(wù)的內(nèi)存不夠用時(shí)，它才會(huì)清理沒用或者比較舊的數(shù)據(jù)，也就是懶性清除。
增加緩存的方法
CPU的緩存
CPU的緩存分二級(jí)：L1（一級(jí)緩存）和L2（二級(jí)緩存），當(dāng)處理器要讀取數(shù)據(jù)時(shí)，首先要在L1緩存中查找，其次才是L2緩存，最后才是系統(tǒng)內(nèi)存。如果有一天你發(fā)覺自己的電腦慢了很多，進(jìn)入到Windows桌面也要幾分鐘，這時(shí)候就要檢查一下CPU的一、二級(jí)緩存有沒有打開。在BIOS設(shè)置中的StandardCMOSSetup（標(biāo)準(zhǔn)CMOS設(shè)定）有兩項(xiàng)是用來打開或關(guān)閉緩存的：CPUInternalCache設(shè)為Enable時(shí)開啟CPU內(nèi)部的一級(jí)緩沖區(qū)，若設(shè)置為Disable則為關(guān)閉，這時(shí)系統(tǒng)性能將大大降低。ExternalCache選項(xiàng)是控制主板上二級(jí)緩沖區(qū)，如果主板上有二級(jí)緩存則應(yīng)設(shè)成Enable。
硬盤的緩存
點(diǎn)擊電腦桌面上的“開始”/“運(yùn)行”，鍵入“Msconfig”啟動(dòng)“系統(tǒng)配置實(shí)用程序”，跟著選中“system．ini”標(biāo)簽下的“Vcache”項(xiàng)，就可以根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況來調(diào)節(jié)硬盤的緩存了。在該選項(xiàng)中一般會(huì)有三行內(nèi)容：ChunkSize=1024、MaxFileCache=10240和MinFileCache=10240；其中第一行是緩沖區(qū)讀寫單元值，第二、三行是硬盤的最大和最小緩沖值，等號(hào)后的數(shù)值都是可以修改的，只要右鍵單擊選中任一行就可以進(jìn)行修改了。如果你的內(nèi)存是128MB的話，上面這三行的取值就比較合理了，當(dāng)然也可以自定。如果不知道該如何設(shè)置合適的緩沖值，請(qǐng)“Windows優(yōu)化大師”幫忙吧，這個(gè)軟件中有一個(gè)“磁盤緩存優(yōu)化”項(xiàng)，用鼠標(biāo)就可以方便地設(shè)置好緩存；又或者讓“Windows優(yōu)化大師”自動(dòng)幫你進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置。當(dāng)HDD的緩存值足夠大時(shí)，硬盤就不用頻繁地讀寫磁盤，一來可以延長(zhǎng)硬盤的壽命，二來也可以提高數(shù)據(jù)的傳輸速度。
另外，將硬盤的“文件系統(tǒng)緩存”設(shè)置為“網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器”，可以加快系統(tǒng)對(duì)硬盤的訪問速度，因?yàn)槲募到y(tǒng)緩存里存放了硬盤最近被訪問過的文件名和路徑，緩存越大所能儲(chǔ)存的內(nèi)容也就越多。如果點(diǎn)擊“控制面板”/“系統(tǒng)”/“性能”/“文件系統(tǒng)”/“硬盤”，將“此計(jì)算機(jī)的主要用途”由“臺(tái)式機(jī)”改為“網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器”，可以將原來10K左右的緩存增加至近50K左右。
軟驅(qū)和光驅(qū)的緩存
一般來說，軟驅(qū)讀寫數(shù)據(jù)的速度都比較慢，這是因?yàn)楸P片的轉(zhuǎn)速不能太高，但是，我們可以提高軟驅(qū)的讀寫緩存，讓軟驅(qū)一次讀寫更多的數(shù)據(jù)。方法是：在桌面上的“開始”/“運(yùn)行”框中鍵入“Regedit”運(yùn)行注冊(cè)表編輯器，依次進(jìn)入HKEY－LOCAL－MACHINE\System\CurrentControlSet\Services\Class\FDC\0000，新建一個(gè)為ForeFifo的“DWORD值”，將其值設(shè)為“0”，這樣就對(duì)軟驅(qū)進(jìn)行了軟提速。很多人都知道右鍵單擊桌面“我的電腦”圖標(biāo)，選“屬性”/“性能”/“文件系統(tǒng)”/“CD－ROM”，將最佳的訪問方式設(shè)為“四倍速或更高速”，將追加的高速緩存大小滑塊拖到最大處，可以明顯提高光驅(qū)的讀盤速度。除了這種方式，我們還可以在注冊(cè)表中設(shè)置緩沖值，方法是：進(jìn)入到注冊(cè)表，在HKEY－LOCAL－MACHINE\System\CurrentControlSet\Control\FileSystem\CDFS下，將CacheSize（緩存值的大小）和Prefetch（預(yù)讀文件大小）兩項(xiàng)進(jìn)行手工調(diào)整，只要右鍵單擊要選的項(xiàng)就可以進(jìn)行修改了。
參考資料 >
這都是國(guó)內(nèi)DIY裝機(jī)的坑:小白必看的硬件指南.環(huán)球科技.2025-08-31