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缓存的更多讨论-缓存与缓冲间的差异

缓存与缓冲间的差异
缓存”和“内存”有时可以互换使用。然而,磁带驱动器中的内存通常并不是缓存,而是缓冲。虽然它们的物理组成是一样的,但缓冲只起临时存储数据的作用,由此数据从一个位置或设备传到另一个位置或设备。一般地,缓冲是在生命期较短的进程控制下工作,一旦数据传输完毕,这些进程将立即释放内存地址。一种常见类型的缓冲是F I F O缓冲,即一种先进先出结构,其结构如图5 - 5所示
 
另一方面,缓存内存由一个或更多的系统算法所控制,这些算法在一个长时间里维护和管理着内存资源,缓存的数据可以长时间地保存在缓存中。
 
在协调性能有差异的控制器和设备工作方面,缓冲常常能够发挥作用,这种方式的缓冲可以看作是某种转换器。主机I / O控制器上的芯片可以快速地通过I / O路径传输数据,它们的性能可以达到纳秒级,而对于磁盘和磁带驱动器这样一类的机电存储设备,其数据的传输速度只能在微秒范围内。因此,设备制造商把缓冲内存放入设备中,以减少访问延迟,以适合主机控制器的性能。这样,主机控制器可以同时地在多个设备上实施重叠操作,就像第2章讨论的那样,图5 - 6显示了这种重叠过程。
 
另一方面,缓存利用更复杂的智能技术决定它将存储什么数据。缓冲是由相对简单的内存芯片构成,这些芯片不停地卸出和填充,但是磁盘缓存算法运用复杂的逻辑处理:那些数据应存放在缓存中,那些数据应从缓存中撤出。根据应用的不同,这些缓存的算法变化很大。
 
缓存算法既可以在主机软件中实现,也可以在存储子系统或在主机控制器中实现。当缓存由一块电子线路实现时,它被称为缓存控制器,除了管理磁盘缓存内存中的内容外,它还可以控制子系统中的磁盘操作,这些操作的细节是下一章的主要论题。图5 - 7显示了带有一个缓存控制器和缓存内存的磁盘缓存结构。

磁盘缓存的性能估计

 
磁盘缓存所带来的性能增长变化很大,它跟几个不同的因素有关。然而,在有些情况下,如果仅考虑处理一个应用的总时间,磁盘缓存能带来令人惊讶的性能改善。缓存产品的销售商总是喜欢向顾客展示:使用它们的缓存产品运行应用时,客户只需花费2 5 %或更少的时间即可完成。
 
虽然对缓存不应抱有那么高的期望,但如果很好地配置缓存,进程运行速度达到原来的两倍并不是不可能的。
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