MSPE-技術類-4-存儲緩存技術 v13 [修復的]

1、MSPE培訓教材存儲緩存技術緩存：決定存儲性能的關鍵因素計算計算傳輸傳輸存儲存儲型號型號IOIO總帶寬總帶寬浮點運算浮點運算四核CPU20-100GBGB20-100億次億次DDR3內存10-50GBGB100億次億次型號型號背板帶寬背板帶寬轉發(fā)能力轉發(fā)能力數據中心交換機20-100GBGB2-10億次億次型號型號帶寬帶寬隨機隨機IOIOIntel SSD(R710)270MBMB讀：3.85萬萬寫：2000個個15000轉 SAS150MBMB250個個7200轉SATA110MBMB120個個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、調度（容量、性能、調度) )

2、高速高速（計算、傳輸）（計算、傳輸）低速低速（硬盤介質）（硬盤介質）存儲緩存的用途從使用角度而言，存儲緩存的主要用途包括三方面：n讀、寫數據緩存 真正意義上的存儲緩存，一般而言讀緩存的容量大于寫緩存。 緩存保護機制主要針對寫緩存。n數據管理功能的需求 存儲的數據管理功能越豐富，對緩存的需求越大。比如：復制、快照、快照視圖、自動精簡配置、CRAID、ICMT等。n存儲系統(tǒng)的自身需求 存儲陣列的操作系統(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。為保障數據的可靠性，企業(yè)級存儲陣列一般都將硬盤的緩存設置為關閉狀態(tài)（監(jiān)控存儲除外）。

3、專業(yè)存儲系統(tǒng)設計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接口主機接口磁盤接口磁盤接口數據流性能性能傳輸速度訪問帶寬分配調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緩存是衡量產品檔次的關鍵指標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緩存機制n 基本功能 支持全局性讀、寫緩存設定 支持按LUN打開、關閉緩存 支持單控制器開寫緩存（針對監(jiān)控） 電池模塊故障開寫緩存（針對監(jiān)控）n 智能分配 緩存按需分配 智能分區(qū)管理 全局性緩存調度n 安全可靠 支持高速緩存鏡像 支持斷電數據下刷到磁盤超大容量288GB擴展能

5、力智能分配全局性自適應調節(jié)安全可靠緩存鏡像斷電保護n 超大容量 支持雙控最大288GB的緩存擴展 同一產品型號支持不同容量緩存配置MS5000的緩存設計n超大容量高速緩存超大容量高速緩存9根內存插槽，單控最大144GB，雙控最大288GBn內存訪問加速內存訪問加速CPU直連內存，提升內存訪問效率，帶寬達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技術采用PCIe x8，帶寬達到40GbPCIe x8 40GbDDRIII內存內存DDRIII內存內存.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存儲控制器存儲控制器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主機通道主機通道1Gb iSCSI10Gb iSCSI10Gb FCoE8Gb FC寫緩存鏡像保護處理器緩存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

7、和作用 緩存鏡像只針對寫緩存，讀緩存不需要鏡像。 避免由于單個控制器失效所導致的緩存數據丟失。n 工作原理 采用寫緩存鏡像技術，同一份數據被同時寫入到兩個控制器的緩存當中。 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%給對端。 按需分配：控制器根據負載情況按需分配，無需對稱。智能緩存調度n 容量按需分配讀、寫緩存根據實際情況分配，不需要按照物理大小平均分配兩個控制器的業(yè)務壓力無需對稱，可充分發(fā)揮控制器的性能緩存按LUN動態(tài)分配管理n 智能緩存分區(qū)預留區(qū)：每個LUN初始分配的緩存區(qū)域，平均分配共享區(qū)：活動狀態(tài)的

8、LUN可用的緩存區(qū)域突發(fā)區(qū)：非活動狀態(tài)的LUN的突發(fā)流量緩存駐留區(qū)域n高效的緩存調度根據LUN壓力自動調整，單個LUN不存在性能瓶頸，整個系統(tǒng)的緩存利用率高預留區(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)讀數據預取與寫數據下刷n 性能最優(yōu)的寫緩存閥值設定 高水位線：70%，低水位線：40 經驗證的高命中率緩存區(qū)間n 讀數據智能預取 智能預取：根據當前統(tǒng)計周期內讀請求的統(tǒng)計值動態(tài)調整讀數據預取深度，適用于流量模型不固定的場合。 固定預?。翰捎霉潭ǖ淖x數據預取深度，適用于流量模型是順序讀的場合。 不預取

9、：禁用LUN的讀緩存預取功能。常見的寫緩存掉電保護機制n 作用 斷電保護只針對寫緩存，防止系統(tǒng)意外斷電導致的寫緩存數據丟失。n 保護機制 電池保護：斷電時，通過存儲控制器內置電池為寫緩存提供小時級的供電。 數據刷到專用SSD磁盤：斷電時，存儲控制器將數據下刷到內置的SSD磁盤中，此過程一般為數分鐘，由控制器內置電池供電。 數據刷到保留磁盤：斷電時，存儲控制器將數據下刷保留磁盤中，此過程一般為數分鐘，由控制器內置電池供電。保護機制斷電保護時間數據可靠性緩存大小用戶磁盤空間占用位置代表產品電池保護數十小時低較小不占用控制器內置電池HDS AMS2000數據刷到專用SSD磁盤永久保存中，單塊SSD存在風險大不占用控制器內置SSD磁盤IBM V7000華賽 S5600T數據刷到保留磁盤永久保存高，完善的RAID保護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n 保留硬盤 控制器框的前四塊硬盤必須單獨做RAID，預留出部分空間由系統(tǒng)使用n 電池保護 控制器內置電