陣列卡高速緩存保護

能夠提供高速緩存回寫是raid控制器卡的諸多優(yōu)點之一。高速緩存回寫通過在服務(wù)器使用高峰時間將數(shù)據(jù)保存到高性能緩存當(dāng)中，來提高應(yīng)用程序的運行性能。當(dāng)服務(wù)器出現(xiàn)用戶訪問間隙的時，數(shù)據(jù)會從高速緩存寫入到磁盤陣列當(dāng)中。

在正常的回寫操作中，數(shù)據(jù)被寫入高數(shù)緩存（dram）之后，系統(tǒng)IO將向應(yīng)用程序發(fā)出數(shù)據(jù)寫入完成的應(yīng)答，并在隨后的時間里將數(shù)據(jù)寫入磁盤。但是，如果回寫高速緩存被啟動，一旦出現(xiàn)斷電，寫入dram的數(shù)據(jù)就可能丟失。由于控制器已經(jīng)向IO發(fā)出了數(shù)據(jù)寫入完成的應(yīng)答，應(yīng)用程序并不知道數(shù)據(jù)發(fā)生丟失。

為了降低這種風(fēng)險，配備了高速緩存的企業(yè)raid控制器通常采用備用電池（BBU）選項。目的是當(dāng)服務(wù)器供電中斷是向控制器提供電源。保護高速緩存中的數(shù)據(jù)不丟失。目前有兩種高速緩存保護選項：BBU備份電池和CacheVault保護選項。

• 備份電池（BBU）

通常存儲系統(tǒng)都會提供電池在意外斷電時保護緩存數(shù)據(jù).通過使用內(nèi)部或外部電池來保持緩存芯片的電椅供應(yīng).因為一般來說緩存芯片只消耗很少的電力,一個小而且不不要很大容量的電池就能用來保護緩存,有時候這種方式是帶來名義上的存本節(jié)約,實際上備份電池有幾個缺陷和帶來潛在的成本.

一、擴展電源斷電 大部分使用備份電池來對緩存做電力供應(yīng)的電池保護時間是72小時(也就是保證緩存數(shù)據(jù)),或者說是3天.如果外部電源斷電超過這個小時,緩存的內(nèi)容將會丟失.白皮書舉了若干斷電超過3天的例子,颶風(fēng),洪水等等.

二、電池保護時間的難以確定
所有的電池即便是同一個制造商的同一批次產(chǎn)品都會在電池容量上有所不同.每個電池都會經(jīng)過測試,但是測試通常只是涉及到電池放電幾個小時.此外,電池容量的改變還和時間,溫度有關(guān)系,同時還和電池使用的時間,充電次數(shù)等等都有關(guān)系.因此在任何時間來說精確的電池容量總是很難確定.在斷電發(fā)生時候系統(tǒng)管理員很難知道電池能維持多長時間.時間可能各不相同,即便是同樣的系統(tǒng).

三、電池管理
緩存電池是不能缺少,而且需要周期性的檢查來保證相應(yīng)的容量.通常會每兩年做一次電池的替換,在此期間電池還需要持續(xù)觀察來確保其能維持預(yù)定的時間.備份電池通常是鎳鎘電池,鎳金屬氰化物電池盒鋰電池,它們都需要周期性的調(diào)整和維護,這一要求就導(dǎo)致了大量的追蹤和維護的困難,尤其是在一個管理員維護多個存儲系統(tǒng),或者是設(shè)備由其他的系統(tǒng)管理員來做維護時候更明顯,總之其維護是混困難的,即便制造商提供提前的通知.

• CacheVault技術(shù)：

CacheVault技術(shù)采用NAND和超級電容閃存來為raid控制器提供高速緩存保護。當(dāng)服務(wù)器發(fā)生斷電或者故障時，CacheVault可以自動將緩存在dram中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移至閃存當(dāng)中。當(dāng)電源恢復(fù)后，NAND閃存中的數(shù)據(jù)將會被拷貝回高速緩存，直至數(shù)據(jù)寫入磁盤驅(qū)動器。
優(yōu)點：消除 了鋰電池所需要的硬件維護，降低了控制器使用壽命期間的總體成本，提供了更加環(huán)保的高速緩存保護技術(shù)，同時使raid控制器的性能保持最佳狀態(tài)。

因iBBU的電量有限，最多只得幾千mAh，約相當(dāng)于iPhone4s所用的電池容量，一般只可提供三日的電力給RAID Card Cache Memory以保障資料的完整性，而且iBBU亦存在電池池老化的問題,每個一個周期需要充放電學(xué)習(xí)，時間需要1-3日。
CacheVault就是用來解決iBBU的保存時間短和電力老化的問題，主要由超級電容(SuperCapacitor)和NAND Flash兩部份組成，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或意外斷電時，CacheVault就會由超級電容提供電力來把Cache Memory上仍未寫入HDD的資料Copy到NAND Flash內(nèi)，待系統(tǒng)恢復(fù)正常時才由NAND Flash再Copy回Cache Memory.電池充電僅需要幾分鐘就可以了。
由于NAND Flash可保留資料長達年，比iBBU只能保留三日的時間長很多，這就可給你更長的時間來解決系統(tǒng)故障問題，而超級電容(SuperCapacitor)的壽命亦比iBBU電池長，老化速度亦不及電池來得嚴(yán)重，算是一個不錯的替代iBBU方案。
由于BBU電池對使用環(huán)境的溫度要求比較嚴(yán)格一般10-45度，但是由于RAID卡一般都安裝在機箱后面，所以相對溫度比較高，所以電池的壽命非常短。

LSI供應(yīng)商目前提供的帶有 CacheVault高速緩存的有陣列卡有 ：
9270CV-8i 帶 CacheVault高速緩存
9271-8i 帶 CacheVault高速緩存
9361-8i 帶 CacheVault高速緩存

BBU常見問題和注意事項 ：
1、為什么有些BBU第一次充電需要超過7小時？
由于安全原因，BBU在出廠時并沒有完全充電。當(dāng)客戶拿到產(chǎn)品時有些BBU電力相當(dāng)?shù)土?#xff08;由于運輸時的環(huán)境情況及BBU自身放電因素導(dǎo)致），這就是為什么有些BBU第一次充電需要超過7小時。
2、什么是“BBU”？
BBU是備用電源組（Battery Backup Unit）的縮寫，它是一個可換的部件(FRU)，是某些型號產(chǎn)品的標(biāo)配，其他型號產(chǎn)品也可以選配BBU。BBU為RAID控制器緩存提供電源，當(dāng)發(fā)生斷電時控制器內(nèi)緩存中的數(shù)據(jù)可以保存最長72小時（某些型號可以達到100小時）。用戶只需要在BBU電力耗盡之前恢復(fù)正常供電，緩存中的數(shù)據(jù)即可被完整的寫回RAID中,避免斷電導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。
3、為什么一些客戶報告在新電池組第一天運行時看到了這樣的事件提示：“controller BBU Termal Shutdown/Enter Sleep-Mode”(BBU過熱關(guān)閉)？
BBU設(shè)計有一個硬件保護電路來保護電池運行的安全。當(dāng)出現(xiàn)以下兩種情況時，保護電路會使電池停止充電：1）電池組的溫度高于設(shè)計的極限溫度；2）充電時間超過7小時。許多客戶的控制器緩存大小為1GB或者2GB。為了保證在斷電時緩存中的數(shù)據(jù)能夠保存足夠長的時間，新型電池模塊（例如9273CBT-C）使用更高性能的電池組（7600mAh）。當(dāng)BBU第一次使用時，充電時間可能超過7小時的硬件保護時間，控制器事件就會發(fā)出“Controller BBU Termal Shutdown/Enter Sleep-Mode”警告。

4、當(dāng)發(fā)出“Controller BBU Termal Shutdown/Enter Sleep-Mode”警告電池充電暫停之后，該如何使得BBU重新正常運行？
當(dāng)發(fā)出警告后，電池充電暫停。看到RAID控制器事件報告時沒有任何安全風(fēng)險，也不需要立即更換電池模塊，要想BBU如所期望的那樣正常運行，有兩種方法恢復(fù)電池充電：

a)從背板上拔下BBU，再插回去。BBU是可以熱插拔的，這個操作可以在盤陣與主機進行數(shù)據(jù)交換的時候進行。
b)關(guān)機-重起盤陣。兩種方法都能重新啟動硬件保護電路并恢復(fù)充電。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的阵列卡高速缓存保护的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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