在大规模信息系统中，存储设备的性能不断提升，而工作负载的规模和访问特征也在持续扩大。这种增长在并发吞吐量方面给缓存和存储层次结构带来了巨大压力。然而，现有的缓存淘汰策略通常依赖于粗粒度锁机制和复杂的数据结构，难以提供足够的并发吞吐量。

信息存储与光显示功能实验室博士生董超，在王芳教授的指导下，提出了一种名为 Mobius 的无锁缓存淘汰方案设计，该方法优化了缓存的并发吞吐量，降低了缓存操作的延迟，同时通过无锁数据结构保持与现有方法相当的命中率。Mobius 采用两个无锁 FIFO 队列来管理缓存项，确保所有缓存操作能够高效并行执行。同时，Mobius使用连续检测的机制选择缓存淘汰项，进一步减少了数据争用。在 CacheLib中的评估结果显示，Mobius在缓存命中率与最新缓存算法相当的情况下，将并发吞吐率提升1.2倍至8.5倍。在RocksDB的系统测试中，Mobius将键值数据库的读性能提升了4%~14%。

这项研究工作题为“Using Lock-Free Design for Throughput-Optimized Cache Eviction”，被中国计算机学会推荐的B类国际学术会议ACM International Conference on Measurement and Modeling of Computer Systems 2025 (SIGMETRICS’25)录用。研究工作得到了国家自然科学基金项目（No. U22A2027 和No. 61821003）的支持。

图1 Mobius算法设计

图2 不同缓存淘汰策略的并发吞吐测试