缓存换页机制

缓存是计算机体系中一个比较重要的概念，如哈希一致性、换页机制就是有关缓存的。在笔试中也经常考察采用FIFO、LRU、LFU等页面淘汰机制和命中率。先了解下面几个概念：
缺页：如果需要访问的页面在缓存中不存在时，就代表缺页了。
命中：如果在缓存中存在需要访问的页面时，就代表命中了，直接从缓存中取出。
缺页次数 + 命中次数 = 访问次数。
命中率：命中次数/总共访问次数

提到缓存，有两点是必须要考虑的：
（1）缓存数据和目标数据的一致性问题。
（2）缓存的过期策略（机制）。
其中，缓存的过期策略涉及淘汰算法。常用的淘汰算法有下面几种：
1. FIFO(First In First Out)：先入先出机制。
先进入页面的当作“旧”缓存，后进入的当作“新”缓存，当缓存满了的时候，根据“新旧”程度淘汰旧的。

1. LRU(Least Recently Used)：最近最少使用
2. LFU（Least Frequently Used）：最不经常使用
   在某个存储系统中，假如系统分配给以个作业的内存物理块数是3，并且此作业的页面使用顺序为2，3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2，若采用FIFO和LRU置换算法，
   FIFO算法：
   M1、M2、M3代表缓存的页面存放方式（M1为最“旧”，M2其次，M3为最“新”），下面黑体表示（1/2/3空余的为NULL）
   访问2 ： 2，3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2 缺页2
   访问3 ： 2，3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2 缺页3
   访问2 ： 2，3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2 命中2
   访问1 ： 2，3，1，5，2，4，5，3，2，5，2 缺页2
   访问5 ： 2，3，1，5，2，4，5，3，2，5，2 缺页5
   访问2 ： 2，3，1，5，2，4，5，3，2，5，2 缺页2
   访问4 ： 2，3，1，5，2，4，5，3，2，5，2 缺页4
   访问5 ： 2，3，1，5，2，4，3，2，5，2 命中5
   访问3 ： 2，3，1，5，2，4，3，2，5，2 缺页3
   访问2 ： 2，3，1，5，2，4，3，5，2 命中2
   访问5 ： 2，3，1，5，2，4，3，5，2 缺页5
   访问2 ： 2，3，1，5，2，4，3，5，2 缺页2
   命中3次，缺页9次，共访问12次，命中率3/12

LRU算法：
访问2 ： 2，3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2 缺页2
访问3 ： 2，3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2 缺页3
访问2 ： 3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2 命中2
访问1 ： 3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2 缺页2
访问5 ： 3，2， 1，5，2，4，5，3，2，5，2 缺页5
访问2 ： 3，1，5，2，4，5，3，2，5，2 命中2
访问4 ： 3，1，5，2，4，5，3，2，5，2 缺页4
访问5 ： 3，1，2，4，5，3，2，5，2 命中5
访问3 ： 3，1，2，4，5，3，2，5，2 缺页3
访问2 ： 3，1，2，4，5，3，2，5，2 缺页2
访问5 ： 3，1，2，4，3，2，5，2 命中5
访问2 ： 3，1，2，,4，3，5，2 命中2
命中5次，缺页7次，共访问12次，命中率5/12

如果是算法题，可以根据以上思路，很快写出程序来。
如果遇到的是小题，不需要把步骤都列出来，有一个小技巧，可以直接找出需要划掉的黑体数字，代表直接从缓存中取出。
对于FIFO：2，3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2，命中时，是划掉新进来的。
对于LRU：
2，3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2，在命中时，则是划掉先存进去的。