性能之殇（六）-- 现代计算机最亲密的伙伴：局部性与乐观

2018-11-19 / 字数：1792 / 阅读数：13065 / 分类：技术史诗

冯·诺依曼架构中，指令和数据均存储在内存中，彻底打开了计算机“通用”的大门。这个结构中，“线性数组”内存天生携带了一个涡轮：局部性。

局部性分类

空间局部性是最容易理解的局部性：如果一段内存被使用，那么之后，离他最近的内存也最容易被使用，无论是数据还是指令都是这样。举一个浅显易懂的例子：

循环处理一个 Array，当处理完了 [2] 之后，下一个访问的就是 [3]，他们在内存里是相邻的。

如果一个变量所在的内存被访问过，那么接下来这一段内存很可能被再次访问，例子也非常简单：

$a = [];
if ( !$b ) {
    $a[] = $b;
}

在一个 function 内，一个内存地址很可能被访问、修改多次。

“乐观”作为一种思考问题的方式广泛存在于计算机中，从硬件设计、内存管理、应用软件到数据库均广泛运用了这种思考方式，并给我们带来了十分可观的性能收益。

第一篇文章中的 L1 L2 L3 三级缓存和第二篇文章中的分支预测与流水线，均是乐观思想的代表。

虚拟内存依据计算机内存的局部性，将磁盘作为内存的本体，将内存作为磁盘的缓存，用很小的性能代价带来了数十倍并发进程数，是乐观思想的集大成者。

Java 经典面试题 LRU 缓存实现，也是乐观思想的一种表达。

同样，鸟哥的 yac 也是这一思想的强烈体现。

对于一个应用来说, 同名的Cache键, 对应的Value, 大小几乎相当.

不同的键名的个数是有限的.

Cache的读的次数, 远远大于写的次数.

Cache不是数据库, 即使Cache失效也不会带来致命错误.

key的长度最大不能超过48个字符. (我想这个应该是能满足大家的需求的, 如果你非要用长Key, 可以MD5以后再存)

Value的最大长度不能超过64M, 压缩后的长度不能超过1M.

当内存不够的时候, Yac会有比较明显的踢出率, 所以如果要使用Yac, 那么尽量多给点内存吧.

乐观锁在并发控制和数据库设计里都拥有重要地位，其本质就是在特定的需求下，假定不会冲突，冲突之后再浪费较长时间处理，比直接每次请求都浪费较短时间检测，总体的性能高。乐观锁在算法领域有着非常丰富而成熟的应用。

分布式计算的核心思想就是乐观，由 95% 可靠的 PC 机组成的分布式系统，起可靠性也不会达到 99.99%，但是绝大多数场景下，99% 的可靠性就够了，毕竟拿 PC 机做分布式比小型机便宜得多嘛。下一篇文章我会详细介绍分布式计算的性能之殇，此处不再赘述。

出来混，早晚是要还的。

乐观给了我们很多的好处，总结起来就是一句话：以微小的性能损失换来大幅的性能提升。但是，人在河边走，哪有不湿鞋。每一个 2015 年 6 月入 A 股的散户，都觉得大盘还能再翻一番，岂不知一周之后，就是股灾了。

乐观的代价来自于“微小的性能损失”，就跟房贷市场中“微小的风险”一样，当大环境小幅波动的时候，他确实能承担压力，稳住系统，但是怕就怕突然雪崩：

虚拟内存中的内存的局部性突然大幅失效，磁盘读写速度成了内存读写速度，系统卡死
分布式数据库的六台机器中的 master 挂了，系统在一秒内选举出了新的 master，你以为系统会稳定运行？master 挂掉的原因就是压力过大，这样就会导致新的 master 瞬间又被打挂，然后一台一台地继续，服务彻底失效。例如：「故障说明」对六月六日 LeanCloud 多项服务发生中断的说明