MSSE-技术类-存储缓存技术V1.1

1、MSSE培训教材存储缓存技术学习目标2n缓存的作用n缓存设计的考量因素n宏杉的缓存设计缓存：决定存储性能的关键因素3n 存储性能的衡量指标IOPS 数据库型小数据块高并发带宽(MB/s)文件型大数据块持续传输n 影响存储性能的因素缓存容量及调度磁盘介质类型内部总线带宽主机接口类型及带宽磁盘接口类型及带宽处理器计算能力RAID类型及条带大小前端总线后端总线缓存磁盘CPUCPU主机接口磁盘接口数据流镜像通道高速（计算、传输）低速（硬盘介质）矛盾缓存磁盘存储系统的缓存设计4服务器内存：用于计算的过程数据，大部分不需要保存。缓存机制异常复杂，缓存容量决定了存储产品性能。因此缓存大小成为衡量产品档次的关

2、键指标！存储缓存：用于缓冲数据，提高性能，记录的是最终结果数据。由于目标与功能的差异，存储缓存与服务器内存的设计大不相同存储缓存的主要设计要点：n 写数据镜像n 断电保护n 高带宽总线/带宽匹配扩大缓存容量，整个存储系统需要对以上三个方面进行新的架构设计，而不仅仅是增加内存条产品系列缓存容量VMAX双引擎256GBVNX750048GBVNX570032GBVNX550024GBVNX530016GBVNX51008GB产品档次注：EMC产品规格数据均来自EMC网站公开资料存储缓存的用途5从使用角度而言，存储缓存的主要用途包括三方面：n读、写数据缓存真正意义上的存储缓存，一般而言读缓存的容量大

3、于写缓存。缓存保护机制主要针对写缓存。n数据管理功能的需求存储的数据管理功能越丰富，对缓存的需求越大。比如：复制、快照、快照视图、自动精简配置、CRAID、ICMT等。n存储系统的自身需求存储阵列的操作系统自身也需要占用一定的缓存空间，大小从几百兆到几GB不等。Tips：硬盘也具备缓存，单块硬盘的缓存为16-64MB。为保障数据的可靠性，企业级存储阵列一般都将硬盘的缓存设置为关闭状态（监控存储除外）。写缓存镜像保护6处理器缓存A镜像B缓存B镜像A磁盘 磁盘 磁盘 磁盘 磁盘 磁盘 通信通道处理器PCIEn 目标和作用缓存镜像只针对写缓存，读缓存不需要镜像。避免由于单个控制器失效所导致的缓存数据

4、丢失。n 工作原理采用写缓存镜像技术，同一份数据被同时写入到两个控制器的缓存当中。镜像通道的带宽和可靠性要求高，一般通过控制器的背板互连。n 镜像机制平均分配：控制器的写缓存的容量平均分配，50%给自身，50%给对端。按需分配：控制器根据负载情况按需分配，无需对称。写缓存断电保护7n 作用断电保护只针对写缓存，防止系统意外断电导致的写缓存数据丢失。n 保护机制电池保护：断电时，通过存储控制器内置电池为写缓存提供小时级的供电。数据刷到专用SSD磁盘：断电时，存储控制器将数据下刷到内置的SSD磁盘中，此过程一般为数分钟，由控制器内置电池供电。数据刷到保留磁盘：断电时，存储控制器将数据下刷保留磁盘中

5、，此过程一般为数分钟，由控制器内置电池供电。保护机制断电保护时间数据可靠性缓存大小用户磁盘空间占用位置代表产品电池保护数十小时低较小不占用控制器内置电池HDS AMS2000数据刷到专用SSD磁盘永久保存中，单块SSD存在风险大不占用控制器内置SSD磁盘IBM V7000华赛 S5600T数据刷到保留磁盘永久保存高，完善的RAID保护大占用少量用户磁盘空间一般位于系统前4块盘EMC VNX华赛 S5500TMacroSAN缓存机制n 基本功能支持全局性读、写缓存设定支持按LUN打开、关闭缓存支持单控制器开写缓存（针对监控）电池模块故障开写缓存（针对监控）n 智能分配缓存按需分配智能分区管理全局

6、性缓存调度n 安全可靠支持高速缓存镜像支持断电数据下刷到磁盘超大容量288GB扩展能力智能分配全局性自适应调节安全可靠缓存镜像断电保护8n 硬件规格支持双控最大288GB的缓存扩展PCI-E 2.0缓存镜像通道，40Gb带宽智能缓存调度9n 容量按需分配读、写缓存根据实际情况分配，不需要按照物理大小平均分配两个控制器的业务压力无需对称，可充分发挥控制器的性能缓存按LUN动态分配管理n 智能缓存分区预留区：每个LUN初始分配的缓存区域，平均分配共享区：活动状态的LUN可用的缓存区域突发区：非活动状态的LUN的突发流量缓存驻留区域n 高效的缓存调度根据LUN压力自动调整，单个LUN不存在性能瓶颈，

7、整个系统的缓存利用率高预留区共享区突发区30%50%20%读缓存缓存A镜像B读缓存控制器1控制器2缓存A镜像B15GB5GB10GB5GB15GB10GB智能缓存分区读数据预取与写数据下刷10n 性能最优的写缓存阀值设定 高水位线：70%，低水位线：40 经验证的高命中率缓存区间n 读数据智能预取智能预取：根据当前统计周期内读请求的统计值动态调整读数据预取深度，适用于流量模型不固定的场合。固定预取：采用固定的读数据预取深度，适用于流量模型是顺序读的场合。不预取：禁用LUN的读缓存预取功能。写缓存掉电保护n 保留硬盘控制器框的前四块硬盘必须单独做RAID，预留出部分空间由系统使用n 电池保护控制器内置电池保护，为控制器提供10分钟供电时间n 下刷机制存储系统意外掉电时，控制器会在10分钟内将缓存中的数据下刷到保留硬盘中n 保留硬盘配置缺