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[22349] 2014-01-23_淺談RaidCacheMemory上應用的問題和實踐

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-18
2014-01-23_淺談RaidCacheMemory上應用的問題和實踐 淺 談 R a i d   C a c h e   M e m o r y 上 應 用 的 問 題 和 實 踐 L i n u x 中 国   2 0 1 4 - 0 1 - 2 3 作 者 ： M i c h a e l   Z h a n g $ 1 ,   R a i d 和 和 C a c h e   M e m o r y 通 常 ， 出 於 二 個 目 標 ： 安 全 和 性 能 ， 我 們 在 生 產 環 境 的 服 務 器 上 會 設 置 R a i d 功 能 。 最 常 見 的 場 景 是 ， 我 們 會 由 於 安 全 性 的 考 慮 將 磁 盤 設 置 成 R a i d   1   或 R a i d   5 、 R a i d 6 等 模 式 保 障 在 一 塊 或 多 塊 硬 盤 故 障 時 數 據 不 丟 失 。 或 者 是 由 於 D i s   I O 性 能 上 的 考 慮 將 硬 盤 設 置 成 R a i d   0 或 R a i d   1 0 來 擴 展 有 限 的 I O 。 無 論 D E L L / H P / I B M 等 服 務 器 廠 商 ， 都 會 O E M 一 些 R a i d 控 制 器 在 實 現 R a i d 功 能 ， 而 為 了 保 障 和 提 升 讀 寫 性 能 ， R a i d 控 制 卡 裏 都 會 內 置 1 2 8 M B   至 1 G B 不 等 的 C a c h e   M e m o r y ， 而 我 們 對 磁 盤 的 讀 和 寫 操 作 都 會 通 過 事 先 在 C a c h e   M e m o r y 中 H i t 或 緩 存 ， 這 樣 一 來 就 可 以 大 大 提 高 了 實 際 I O 性 能 。 O S 也 認 為 只 要 讀 或 寫 到 C a c h e   M e m o r y 以 後 即 算 操 作 成 功 ， 而 C a c h e   M e m o r y 中 的 數 據 如 何 F l u s h 到 物 理 磁 盤 中 的 P o l i c y 控 制 則 由 R a i d 控 制 器 來 解 決 。 這 種 通 過 寫 入 C a c h e   M e m o r y 的 P o l i c y 我 們 稱 為 W r i t e B a c k ， 而 如 果 不 通 過 C a c h e   M e m o r y 直 接 寫 入 磁 盤 的 P o l i c y 我 們 稱 為 W r i t e T h r o u g h 。
任 何 一 條 數 據 寫 入 M e m o r y 和 寫 入 磁 盤 的 性 能 差 別 之 巨 大 ， 不 用 比 較 都 可 想 像 得 到 是 天 壤 之 別 。 特 別 是 當 我 們 遇 到 M y S Q L 等 數 據 庫 或 其 他 I O 要 求 壓 力 非 常 大 的 環 境 ， 這 是 我 們 實 際 生 產 環 境 中 不 得 不 要 考 慮 的 因 素 。 $ 2 ,   B B U , T B B U 在 實 際 應 用 中 的 問 題 和 運 維 在 實 際 應 用 中 的 問 題 和 運 維 什 麼 是 B B U / T B B U 呢 ？ 其 實 B B U 就 是 R a i d 卡 中 的 一 個 電 池 備 用 模 塊 ， 因 為 之 前 我 們 說 到 在 R a i d 的 環 境 下 很 多 情 況 下 數 據 都 是 通 過 C a c h e   M e m o r y 和 磁 盤 交 換 的 ， 而 M e m o r y 本 身 並 無 法 保 障 數 據 持 久 性 ， 萬 一 電 源 中 斷 ， 而 數 據 沒 來 得 及 f l u s h 到 物 理 磁 盤 上 ， 就 會 造 成 數 據 丟 失 的 悲 劇 。 為 此 硬 件 廠 商 提 供 了 B B U 和 T B B U ， 其 中 包 含 了 一 塊 鋰 電 池 來 保 障 萬 一 電 源 中 斷 的 情 況 下 ， C a c h e   M e m o r y 中 的 數 據 不 至 於 丟 失 ， 直 至 電 源 恢 復 。 T B B U 的 不 同 區 別 是 C a c h e   M e m o r y 和 電 池 是 做 成 一 個 模 塊 ， 以 防 止 R a i d 控 制 器 如 果 硬 件 故 障 的 時 候 ， 在 更 換 R a i d 控 制 卡 過 程 中 可 以 不 更 換 T B B U 及 其 中 的 C a c h e   M e m o r y ， 防 止 這 一 過 程 中 的 數 據 不 丟 失 。 就 是 這 麼 樣 的 一 個 模 塊 ， 如 圖 ：



正 是 由 於 使 用 電 池 做 為 持 續 M e m o r y 是 數 據 的 可 靠 性 ， 而 存 在 一 個 尷 尬 的 隱 患 。 以 目 前 的 技 術 水 平 ， 電 池 是 不 可 以 長 期 不 充 放 電 的 ， 否 則 會 造 成 電 池 損 壞 而 無 法 起 到 保 護 數 據 的 特 性 。 所 以 R a i d 卡 廠 商 在 設 計 B B U / T B B U 中 加 入 了 一 個 自 動 充 放 電 的 維 護 過 程 ， 每 過 一 段 時 間 （ 通 常 是 數 個 月 左 右 ） 會 自 動 對 電 池 放 電 ， 然 後 再 自 動 充 電 ， 以 保 證 電 池 的 可 用 性 。
而 在 電 池 放 電 的 時 候 ， 出 於 數 據 安 全 性 的 考 慮 ， C a c h e   P o l i c y 默 認 從 W r i t e B a c k 改 成 W r i t e T h r o u g h 。 這 段 時 間 會 持 續 數 小 時 或 更 久 ， I O 性 能 會 因 此 大 幅 下 降 ， 如 果 正 好 這 個 時 間 你 有 數 據 庫 或 其 他 大 量 I O 壓 力 的 服 務 ， 性 能 會 急 劇 下 降 ， 如 果 系 統 沒 有 足 夠 的 C a p a c i t y 的 話 ， 嚴 重 的 話 會 導 致 服 務 可 用 性 的 賁 潰 。 為 了 防 止 出 現 這 種 情 況 ， 通 常 業 內 大 家 會 使 用 各 種 想 法 ： a )   給 系 統 留 出 足 夠 的 C a p a c i t y ， 即 使 W r i t e T h r o u g h 的 時 候 也 可 以 保 障 服 務 的 性 能 是 可 接 受 的 b )   自 動 或 半 自 動 的 地 設 定 在 系 統 負 載 最 低 的 時 候 提 前 去 觸 發 電 池 的 充 放 電 過 程 c )   將 C a c h e   P o l i c y 設 置 為 C a c h e d B a d B B U ， 也 就 是 即 使 在 充 放 電 過 程 中 ， 還 是 使 用 寫 入 C a c h e 的 W r i t e B a c k ， 而 不 是 默 認 的 W r i t e T h r o u g h ， 這 存 在 的 風 險 是 這 一 過 程 中 的 服 務 器 電 源 中 斷 會 造 成 數 據 丟 失 ， 這 不 是 一 個 最 安 全 的 選 擇 ， 但 如 果 業 務 上 可 以 接 受 這 個 風 險 ， 如 果 D a t a   C e n t e r 的 供 電 足 夠 安 全 ， 如 果 服 務 器 有 冗 餘 的 電 源 的 話 ， 未 必 不 是 一 個 好 的 選 擇 。 d )   當 A 服 務 器 發 生 這 一 情 況 時 能 自 動 或 半 自 動 地 切 換 到 B a c k u p 的 節 點 上 ， 必 竟 二 臺 服 務 器 同 時 發 生 這 一 自 動 維 護 過 程 是 不 太 可 能 的 ， 但 同 一 批 次 的 服 務 器 是 有 可 能 的 ， 並 且 這 可 以 從 時 間 和 過 程 中 去 人 工 調 節 。 e )   從 軟 件 、 業 務 程 序 上 來 保 障 對 數 據 持 久 性 或 一 致 性 的 取 捨 。 目 前 國 內 大 家 常 用 的 D E L L 和 H P 服 務 器 多 數 都 已 經 集 成 了 L S I 公 司 的 R a i d 控 制 器 ， 以 上 的 這 些 狀 態 和 P o l i c y 的 調 整 在 L i n u x 中 都 可 以 通 過 其 M e g a C L I 工 具 包 操 作 ： $ 3 ,   Z M C P , C a c h e C a d e 技 術 的 原 理 和 應 用 技 術 的 原 理 和 應 用 單 從 硬 件 運 維 角 度 來 看 ， B B U 和 T B B U 帶 來 的 C a c h e   P o l i c y 問 題 如 果 在 幾 百 臺 或 上 千 臺 服 務 器 環 境 下 維 護 將 會 是 一 個 非 常 繁 瑣 的 過 程 ， 除 非 從 軟 件 上 來 對 安 全 性 和 數 據 一 致 性 的 取 捨 。 所 以 新 的 一 代 的 R a i d 控 制 器 出 現 了 另 一 種 選 擇 。 其 中 A d a p t e c 公 司 提 供 了 Z M C P 模 塊 ， 而 L S I 公 司 提 供 了 C a c h e C a d e 的 軟 件 支 持 。 Z M C P 就 是 Z e r o - M a i n t e n a n c e   C a c h e   P r o t e c t i o n 的 意 思 ， 在 支 持 Z M C P 的 R a i d 控 制 器 上 加 裝 一 個 Z M C P 模 塊 將 不 再 依 賴 電 池 對 C a c h e   M e m o r y 的 保 護 ， 而 是 通 過 S L C 的 F l a s h   N A N D 和 電 容 來 保 證 在 電 力 中 斷 時 數 據 的 可 靠 性 ：
而 L S I 的 C a c h e C a d e 是 一 個 軟 件 的 L i c e n s e ， 可 以 支 持 通 過 S S D 來 持 久 化 C a c h e   M e m o r y ， 而 不 是 通 過 不 能 持 久 化 的 M e m o r y 。 優 點 是 可 以 讓 C a c h e   M e m o r y 更 大 ， 並 缺 點 也 顯 而 易 見 。 從 性 能 上 的 測 試 來 看 明 顯 Z M C P 會 占 有 優 勢 ， 但 同 時 也 是 成 本 上 的 劣 勢 。 而 且 無 論 是 哪 種 新 的 技 術 都 暫 時 性 地 會 帶 來 相 對 B B U / T B B U 技 術 的 成 本 增 加 ， 出 於 成 本 上 的 考 慮 ， 所 以 目 前 大 部 分 D E L L / H P 服 務 器 依 舊 會 O E M 原 有 的 方 案 。 但 是 從 更 專 業 的 業 務 環 境 下 去 定 制 的 服 務 器 上 ， 在 軟 件 、 性 能 、 硬 件 等 方 面 做 更 合 適 自 己 的 取 舎 將 是 給 每 個 人 更 自 由 的 選 擇 範 圍 。 在 此 希 望 我 在 實 踐 和 看 到 的 i n f o r m a t i o n 希 望 能 給 到 大 家 有 益 的 幫 助 。 $ 4 ,   引 用 和 參 考 資 料 引 用 和 參 考 資 料 D e l l ™   P o w e r E d g e ™   可 扩 充   R A I D   控 制 器   5 / i   和   5 / E   用 户 指 南 f t p : / / f t p . d e l l . c o m / M a n u a l s / a l l - p r o d u c t s / e s u p r t _ s e r _ s t o r _ n e t / e s u p r t _ d e l l _ a d a p t e r s / p o w e r e d g e - r c - 5 i _ U s e r ' s % 2 0 G u i d e _ z h - c n . p d f   D e l l   h 7 0 0   a d a p t o r   v s   i n t e g r a t e d   的 分 別 h t t p : / / w w w . h k e p c . c o m / f o r u m / v i e w t h r e a d . p h p ? t i d = 1 6 8 1 1 7 9   零 维 护 缓 存 保 护   Z e r o - M a i n t e n a n c e   C a c h e   P r o t e c t i o n h t t p : / / w w w . a d a p t e c . c o m / n r / p d f s / c n - Z M C P _ w p . p d f   L S I ®   M e g a R A I D ®   C a c h e C a d e ™   P r o   2 . 0   R e a d / W r i t e   C a c h i n g   S o f t w a r e h t t p : / / w w w . l s i . c o m / d o w n l o a d s / P u b l i c / A d v a n c e d % 2 0 S o f t w a r e / L S I % 2 0 M e g a R A I D % 2 0 C a c h e C a d e % 2 0 S o f t w a r e / C a c h e C a d e P r o 2 _ P B . p d f   本 文 地 址 ： h t t p : / / l i n u x . c n / a r t i c l e - 2 5 0 4 - 1 . h t m l
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