캐시 교체 정책

캐시 교체 정책 (Cache Replacement Policy)은 컴퓨터 시스템에서 캐시 메모리가 꽉 찼을 때, 어떤 데이터를 제거하고 새로운 데이터를 저장할지를 결정하는 알고리즘입니다. 캐시 메모리는 메인 메모리보다 훨씬 빠르지만 용량이 제한적이므로, 효율적인 교체 정책은 시스템 성능에 큰 영향을 미칩니다.

캐시 교체 정책의 목표는 미래에 다시 사용될 가능성이 낮은 데이터를 제거하여 캐시 적중률(Cache Hit Rate)을 높이는 것입니다. 다양한 교체 정책이 존재하며, 각각 장단점이 있습니다. 주요 캐시 교체 정책은 다음과 같습니다.

• 최근 최소 사용 (Least Recently Used, LRU): 가장 오랫동안 사용되지 않은 데이터를 제거합니다. 시간 지역성(Temporal Locality) 원리에 기반하며, 일반적으로 좋은 성능을 보입니다. 하지만 구현이 복잡하고 오버헤드가 클 수 있습니다.

• 최초 입력 우선 (First-In, First-Out, FIFO): 캐시에 가장 먼저 들어온 데이터를 먼저 제거합니다. 구현이 간단하지만, 캐시 성능이 좋지 않을 수 있습니다.

• 최소 빈도 사용 (Least Frequently Used, LFU): 가장 적게 사용된 데이터를 제거합니다. 빈도 지역성(Frequency Locality) 원리에 기반하지만, 과거의 사용 빈도에만 의존하므로 최근 사용 패턴을 반영하지 못할 수 있습니다.

• 최근 빈도 사용 (Most Recently Used, MRU): 가장 최근에 사용된 데이터를 제거합니다. LRU와 반대되는 정책이며, 특정 상황에서 유용할 수 있습니다.

• 무작위 교체 (Random Replacement): 캐시에서 임의의 데이터를 제거합니다. 구현이 매우 간단하지만, 캐시 성능은 예측하기 어렵습니다.

실제 시스템에서는 이러한 기본적인 교체 정책 외에도 다양한 변형 및 조합이 사용됩니다. 캐시 교체 정책의 선택은 시스템의 특성과 워크로드에 따라 신중하게 결정해야 합니다.