陣列卡高速緩存保護(hù)

能夠提供高速緩存回寫是raid控制器卡的諸多優(yōu)點(diǎn)之一。高速緩存回寫通過在服務(wù)器使用高峰時(shí)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(yùn)行性能。當(dāng)服務(wù)器出現(xiàn)用戶訪問間隙的時(shí)，數(shù)據(jù)會(huì)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(shí)間里將數(shù)據(jù)寫入磁盤。但是，如果回寫高速緩存被啟動(dòng)，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(xiǎn)，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(xiàng)。目的是當(dāng)服務(wù)器供電中斷是向控制器提供電源。保護(hù)高速緩存中的數(shù)據(jù)不丟失。目前有兩種高速緩存保護(hù)選項(xiàng)：BBU備份電池和CacheVault保護(hù)選項(xiàng)。

• 備份電池（BBU）

通常存儲(chǔ)系統(tǒng)都會(huì)提供電池在意外斷電時(shí)保護(hù)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?yàn)橐话銇碚f緩存芯片只消耗很少的電力,一個(gè)小而且不不要很大容量的電池就能用來保護(hù)緩存,有時(shí)候這種方式是帶來名義上的存本節(jié)約,實(shí)際上備份電池有幾個(gè)缺陷和帶來潛在的成本.

一、擴(kuò)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(hù)時(shí)間是72小時(shí)(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(gè)小時(shí),緩存的內(nèi)容將會(huì)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(hù)時(shí)間的難以確定
所有的電池即便是同一個(gè)制造商的同一批次產(chǎn)品都會(huì)在電池容量上有所不同.每個(gè)電池都會(huì)經(jīng)過測試,但是測試通常只是涉及到電池放電幾個(gè)小時(shí).此外,電池容量的改變還和時(shí)間,溫度有關(guān)系,同時(shí)還和電池使用的時(shí)間,充電次數(shù)等等都有關(guān)系.因此在任何時(shí)間來說精確的電池容量總是很難確定.在斷電發(fā)生時(shí)候系統(tǒng)管理員很難知道電池能維持多長時(shí)間.時(shí)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(huì)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(shí)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(hù),這一要求就導(dǎo)致了大量的追蹤和維護(hù)的困難,尤其是在一個(gè)管理員維護(hù)多個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng),或者是設(shè)備由其他的系統(tǒng)管理員來做維護(hù)時(shí)候更明顯,總之其維護(hù)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(hù)。當(dāng)服務(wù)器發(fā)生斷電或者故障時(shí)，CacheVault可以自動(dòng)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(huì)被拷貝回高速緩存，直至數(shù)據(jù)寫入磁盤驅(qū)動(dòng)器。
優(yōu)點(diǎn)：消除 了鋰電池所需要的硬件維護(hù)，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(hù)技術(shù)，同時(shí)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(gè)一個(gè)周期需要充放電學(xué)習(xí)，時(shí)間需要1-3日。
CacheVault就是用來解決iBBU的保存時(shí)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(shí)，CacheVault就會(huì)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(shí)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(dá)年，比iBBU只能保留三日的時(shí)間長很多，這就可給你更長的時(shí)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(gè)不錯(cuò)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(jī)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(xiàng) ：
1、為什么有些BBU第一次充電需要超過7小時(shí)？
由于安全原因，BBU在出廠時(shí)并沒有完全充電。當(dāng)客戶拿到產(chǎn)品時(shí)有些BBU電力相當(dāng)?shù)土?#xff08;由于運(yùn)輸時(shí)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(shí)。
2、什么是“BBU”？
BBU是備用電源組（Battery Backup Unit）的縮寫，它是一個(gè)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(shí)控制器內(nèi)緩存中的數(shù)據(jù)可以保存最長72小時(shí)（某些型號可以達(dá)到100小時(shí)）。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(bào)告在新電池組第一天運(yùn)行時(shí)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(jì)有一個(gè)硬件保護(hù)電路來保護(hù)電池運(yùn)行的安全。當(dāng)出現(xiàn)以下兩種情況時(shí)，保護(hù)電路會(huì)使電池停止充電：1）電池組的溫度高于設(shè)計(jì)的極限溫度；2）充電時(shí)間超過7小時(shí)。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(shí)緩存中的數(shù)據(jù)能夠保存足夠長的時(shí)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(shí)，充電時(shí)間可能超過7小時(shí)的硬件保護(hù)時(shí)間，控制器事件就會(huì)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(yùn)行？
當(dāng)發(fā)出警告后，電池充電暫停。看到RAID控制器事件報(bào)告時(shí)沒有任何安全風(fēng)險(xiǎn)，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(yùn)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(gè)操作可以在盤陣與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的時(shí)候進(jìn)行。
b)關(guān)機(jī)-重起盤陣。兩種方法都能重新啟動(dòng)硬件保護(hù)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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