MSPE-技術(shù)類-4-存儲(chǔ)緩存技術(shù) v13 [修復(fù)的]

1、MSPE培訓(xùn)教材存儲(chǔ)緩存技術(shù)緩存：決定存儲(chǔ)性能的關(guān)鍵因素計(jì)算計(jì)算傳輸傳輸存儲(chǔ)存儲(chǔ)型號(hào)型號(hào)IOIO總帶寬總帶寬浮點(diǎn)運(yùn)算浮點(diǎn)運(yùn)算四核CPU20-100GBGB20-100億次億次DDR3內(nèi)存10-50GBGB100億次億次型號(hào)型號(hào)背板帶寬背板帶寬轉(zhuǎn)發(fā)能力轉(zhuǎn)發(fā)能力數(shù)據(jù)中心交換機(jī)20-100GBGB2-10億次億次型號(hào)型號(hào)帶寬帶寬隨機(jī)隨機(jī)IOIOIntel SSD(R710)270MBMB讀：3.85萬萬寫：2000個(gè)個(gè)15000轉(zhuǎn) SAS150MBMB250個(gè)個(gè)7200轉(zhuǎn)SATA110MBMB120個(gè)個(gè)性能相差上性能相差上萬倍萬倍! !解決之道 緩沖池緩沖池（容量、性能、調(diào)度（容量、性能、調(diào)度) )

2、高速高速（計(jì)算、傳輸）（計(jì)算、傳輸）低速低速（硬盤介質(zhì)）（硬盤介質(zhì)）存儲(chǔ)緩存的用途從使用角度而言，存儲(chǔ)緩存的主要用途包括三方面：n讀、寫數(shù)據(jù)緩存 真正意義上的存儲(chǔ)緩存，一般而言讀緩存的容量大于寫緩存。 緩存保護(hù)機(jī)制主要針對(duì)寫緩存。n數(shù)據(jù)管理功能的需求 存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)管理功能越豐富，對(duì)緩存的需求越大。比如：復(fù)制、快照、快照視圖、自動(dòng)精簡(jiǎn)配置、CRAID、ICMT等。n存儲(chǔ)系統(tǒng)的自身需求 存儲(chǔ)陣列的操作系統(tǒng)自身也需要占用一定的緩存空間，大小從幾百兆到幾GB不等。Tips：硬盤也具備緩存，單塊硬盤的緩存為16-64MB。為保障數(shù)據(jù)的可靠性，企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)陣列一般都將硬盤的緩存設(shè)置為關(guān)閉狀態(tài)（監(jiān)控存儲(chǔ)除外）。

3、專業(yè)存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心前端總線后端總線讀緩存寫緩存寫緩存 前端總線后端總線磁盤CPUCPUCPUCPU讀緩存 寫緩存寫緩存鏡像通道主機(jī)接口主機(jī)接口磁盤接口磁盤接口數(shù)據(jù)流性能性能傳輸速度訪問帶寬分配調(diào)度緩存緩存容量容量最大容量按需配置可靠性可靠性緩存鏡像掉電保護(hù)緩存是衡量產(chǎn)品檔次的關(guān)鍵指標(biāo)EMCEMC高端高端IBMIBM中端中端低端低端宏杉科技宏杉科技MS7000MS70006TB緩存3600塊硬盤MS2500MS250016GB緩存316塊硬盤MS5500MS5500768GB緩存1516塊硬盤MS3000MS300064GB緩存516塊硬盤VMAX 40KVMAX 40K2TB緩存3200塊

4、硬盤VMAX 10KVMAX 10K256GB緩存1080塊硬盤VNX7500VNX750096GB緩存1000塊硬盤VNX5100VNX51008GB緩存75塊硬盤DS3500DS35004GB緩存192塊硬盤V7000V700032GB緩存480塊硬盤DS8800DS8800384GB緩存1536塊硬盤MacroSAN緩存機(jī)制n 基本功能 支持全局性讀、寫緩存設(shè)定 支持按LUN打開、關(guān)閉緩存 支持單控制器開寫緩存（針對(duì)監(jiān)控） 電池模塊故障開寫緩存（針對(duì)監(jiān)控）n 智能分配 緩存按需分配 智能分區(qū)管理 全局性緩存調(diào)度n 安全可靠 支持高速緩存鏡像 支持?jǐn)嚯姅?shù)據(jù)下刷到磁盤超大容量288GB擴(kuò)展能

5、力智能分配全局性自適應(yīng)調(diào)節(jié)安全可靠緩存鏡像斷電保護(hù)n 超大容量 支持雙控最大288GB的緩存擴(kuò)展 同一產(chǎn)品型號(hào)支持不同容量緩存配置MS5000的緩存設(shè)計(jì)n超大容量高速緩存超大容量高速緩存9根內(nèi)存插槽，單控最大144GB，雙控最大288GBn內(nèi)存訪問加速內(nèi)存訪問加速CPU直連內(nèi)存，提升內(nèi)存訪問效率，帶寬達(dá)256Gb支持DDR3，頻率800/1066/ 1333G Hzn高速緩存鏡像高速緩存鏡像，單通道帶寬5.0Gb，緩存鏡像采用PCIe 2.0技術(shù)采用PCIe x8，帶寬達(dá)到40GbPCIe x8 40GbDDRIII內(nèi)存內(nèi)存DDRIII內(nèi)存內(nèi)存.Jasper多核處理器多核處理器SAS控制器控制

6、器SAS ExpanderPCIe x840GbSAS x424Gb南橋南橋管理管理GE口口串口串口指示燈指示燈按鍵按鍵SAS接口接口SAS接口接口SAS x424GbMS5000存儲(chǔ)控制器存儲(chǔ)控制器RAID引擎引擎 DMI9根緩存鏡像緩存鏡像SATA DiskSAS DiskSSD Disk磁盤類型256GbIO模塊模塊(IOH)QPIIO Slot IO Slot PCIe x8 40Gb100Gb主機(jī)通道主機(jī)通道1Gb iSCSI10Gb iSCSI10Gb FCoE8Gb FC寫緩存鏡像保護(hù)處理器緩存A鏡像B緩存B鏡像A磁盤 磁盤 磁盤 磁盤 磁盤 磁盤 通信通道處理器PCIEn 目標(biāo)

7、和作用 緩存鏡像只針對(duì)寫緩存，讀緩存不需要鏡像。 避免由于單個(gè)控制器失效所導(dǎo)致的緩存數(shù)據(jù)丟失。n 工作原理 采用寫緩存鏡像技術(shù)，同一份數(shù)據(jù)被同時(shí)寫入到兩個(gè)控制器的緩存當(dāng)中。 鏡像通道的帶寬和可靠性要求高，一般通過控制器的背板互連。n 鏡像機(jī)制 平均分配：控制器的寫緩存的容量平均分配，50%給自身，50%給對(duì)端。 按需分配：控制器根據(jù)負(fù)載情況按需分配，無需對(duì)稱。智能緩存調(diào)度n 容量按需分配讀、寫緩存根據(jù)實(shí)際情況分配，不需要按照物理大小平均分配兩個(gè)控制器的業(yè)務(wù)壓力無需對(duì)稱，可充分發(fā)揮控制器的性能緩存按LUN動(dòng)態(tài)分配管理n 智能緩存分區(qū)預(yù)留區(qū)：每個(gè)LUN初始分配的緩存區(qū)域，平均分配共享區(qū)：活動(dòng)狀態(tài)的

8、LUN可用的緩存區(qū)域突發(fā)區(qū)：非活動(dòng)狀態(tài)的LUN的突發(fā)流量緩存駐留區(qū)域n高效的緩存調(diào)度根據(jù)LUN壓力自動(dòng)調(diào)整，單個(gè)LUN不存在性能瓶頸，整個(gè)系統(tǒng)的緩存利用率高預(yù)留區(qū)共享區(qū)突發(fā)區(qū)30%50%20%讀緩存緩存A鏡像B讀緩存控制器1控制器2緩存A鏡像B15GB5GB10GB5GB15GB10GB智能緩存分區(qū)讀數(shù)據(jù)預(yù)取與寫數(shù)據(jù)下刷n 性能最優(yōu)的寫緩存閥值設(shè)定 高水位線：70%，低水位線：40 經(jīng)驗(yàn)證的高命中率緩存區(qū)間n 讀數(shù)據(jù)智能預(yù)取 智能預(yù)取：根據(jù)當(dāng)前統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)讀請(qǐng)求的統(tǒng)計(jì)值動(dòng)態(tài)調(diào)整讀數(shù)據(jù)預(yù)取深度，適用于流量模型不固定的場(chǎng)合。 固定預(yù)?。翰捎霉潭ǖ淖x數(shù)據(jù)預(yù)取深度，適用于流量模型是順序讀的場(chǎng)合。 不預(yù)取

9、：禁用LUN的讀緩存預(yù)取功能。常見的寫緩存掉電保護(hù)機(jī)制n 作用 斷電保護(hù)只針對(duì)寫緩存，防止系統(tǒng)意外斷電導(dǎo)致的寫緩存數(shù)據(jù)丟失。n 保護(hù)機(jī)制 電池保護(hù)：斷電時(shí)，通過存儲(chǔ)控制器內(nèi)置電池為寫緩存提供小時(shí)級(jí)的供電。 數(shù)據(jù)刷到專用SSD磁盤：斷電時(shí)，存儲(chǔ)控制器將數(shù)據(jù)下刷到內(nèi)置的SSD磁盤中，此過程一般為數(shù)分鐘，由控制器內(nèi)置電池供電。 數(shù)據(jù)刷到保留磁盤：斷電時(shí)，存儲(chǔ)控制器將數(shù)據(jù)下刷保留磁盤中，此過程一般為數(shù)分鐘，由控制器內(nèi)置電池供電。保護(hù)機(jī)制斷電保護(hù)時(shí)間數(shù)據(jù)可靠性緩存大小用戶磁盤空間占用位置代表產(chǎn)品電池保護(hù)數(shù)十小時(shí)低較小不占用控制器內(nèi)置電池HDS AMS2000數(shù)據(jù)刷到專用SSD磁盤永久保存中，單塊SSD存在風(fēng)險(xiǎn)大不占用控制器內(nèi)置SSD磁盤IBM V7000華賽 S5600T數(shù)據(jù)刷到保留磁盤永久保存高，完善的RAID保護(hù)大占用少量用戶磁盤空間一般位于系統(tǒng)前4塊盤EMC VNX華賽 S5500TMacroSAN寫緩存掉電保護(hù)n 保留硬盤 控制器框的前四塊硬盤必須單獨(dú)做RAID，預(yù)留出部分空間由系統(tǒng)使用n 電池保護(hù) 控制器內(nèi)置電