请你说一下虚拟内存置换的方式

Answer 1

参考回答：

比较常见的内存替换算法有：FIFO，LRU，LFU，LRU-K，2Q。

1、FIFO（先进先出淘汰算法）

思想：最近刚访问的，将来访问的可能性比较大。

实现：使用一个队列，新加入的页面放入队尾，每次淘汰队首的页面，即最先进入的数据，最先被淘汰。

弊端：无法体现页面冷热信息

2、LFU（最不经常访问淘汰算法）

思想：如果数据过去被访问多次，那么将来被访问的频率也更高。

实现：每个数据块一个引用计数，所有数据块按照引用计数排序，具有相同引用计数的数据块则按照时间排序。每次淘汰队尾数据块。

开销：排序开销。

弊端：缓存颠簸。

3、LRU（最近最少使用替换算法）

思想：如果数据最近被访问过，那么将来被访问的几率也更高。

实现：使用一个栈，新页面或者命中的页面则将该页面移动到栈底，每次替换栈顶的缓存页面。

优点：LRU算法对热点数据命中率是很高的。

缺陷：

1）缓存颠簸，当缓存（1，2，3）满了，之后数据访问（0，3，2，1，0，3，2，1。。。）。

2）缓存污染，突然大量偶发性的数据访问，会让内存中存放大量冷数据。

4、LRU-K（LRU-2、LRU-3）

思想：最久未使用K次淘汰算法。

LRU-K中的K代表最近使用的次数，因此LRU可以认为是LRU-1。LRU-K的主要目的是为了解决LRU算法“缓存污染”的问题，其核心思想是将“最近使用过1次”的判断标准扩展为“最近使用过K次”。

相比LRU，LRU-K需要多维护一个队列，用于记录所有缓存数据被访问的历史。只有当数据的访问次数达到K次的时候，才将数据放入缓存。当需要淘汰数据时，LRU-K会淘汰第K次访问时间距当前时间最大的数据。

实现：

1）数据第一次被访问，加入到访问历史列表；

2）如果数据在访问历史列表里后没有达到K次访问，则按照一定规则（FIFO，LRU）淘汰；

3）当访问历史队列中的数据访问次数达到K次后，将数据索引从历史队列删除，将数据移到缓存队列中，并缓存此数据，缓存队列重新按照时间排序；

4）缓存数据队列中被再次访问后，重新排序；

5）需要淘汰数据时，淘汰缓存队列中排在末尾的数据，即：淘汰“倒数第K次访问离现在最久”的数据。

针对问题：

LRU-K的主要目的是为了解决LRU算法“缓存污染”的问题，其核心思想是将“最近使用过1次”的判断标准扩展为“最近使用过K次”。

5、2Q

类似LRU-2。使用一个FIFO队列和一个LRU队列。

实现：

1）新访问的数据插入到FIFO队列；

2）如果数据在FIFO队列中一直没有被再次访问，则最终按照FIFO规则淘汰；

3）如果数据在FIFO队列中被再次访问，则将数据移到LRU队列头部；

4）如果数据在LRU队列再次被访问，则将数据移到LRU队列头部；

5）LRU队列淘汰末尾的数据。

针对问题：LRU的缓存污染

弊端：

当FIFO容量为2时，访问负载是：ABCABCABC会退化为FIFO，用不到LRU。