控制器与缓存

合集 - 存储(1)

1.控制器与缓存2024-01-09

收起

一般来说一个存储服务器的组件有：控制框，硬盘框，级联模块，硬盘，接口模块。

控制框：

就是系统插框。

1. 产品形态：2U盘控一体 ， 4U盘控分离，整机框。

*1U=4.45cm*

下面为控制框视图：

控制器：

控制器是设备中的核心部分，主要负责处理存储业务，接受用户的配置管理命令，保存配置信息，接入硬盘和保存关键信息到保险箱硬盘。

绿色框的两个控制框就是控制器的地方，一般有两个，我们习惯把上面的叫做A控，下面的叫做B控。控制器（无论A控还是B控）里面都是有CPU和Cache缓存。控制器外面的就是接口卡，接口卡也分为两类，一类是以太网接口卡，一类是光纤接口卡。

控制器里面由于有缓存，当我们写入数据的时候，会先把数据的存放位置写入到缓存里面去。如果我们读取数据的时候，缓存有两种可能：

1.缓存命中：缓存命中是指所需的数据或指令已经存在于缓存中，处理器可以直接从缓存中读取。

2.缓存未命中：所需的数据或指令不存在于缓存中，处理器必须从主存中读取。缓存的命中率是衡量缓存性能的重要指标之一，通常一个尽可能地提高缓存命中率。

但是如果此时电源断电了，存放在缓存中还未来得及写入到硬盘中的数据就会丢失，

那为什么不直接写入到硬盘而非要写入缓存先呢？CPU有缓存，磁盘有缓存，显卡有缓存，RAID卡有缓存....缓存无处不在，为什么又要缓存呢？

缓存其实又叫缓冲区，而缓存诞生的原因又涉及到电梯算法。

现在有一个人在22层坐电梯上去，当他到达目的楼层27楼的朋友家时。此时在30层有另外一个人发起了第二个请求，请求到楼顶35层，而这第二个人发起请求的同时，第三个人在1楼也按了电梯想要去到10层。那么电梯会按照第二个人开往30层到达目的地35层还是第三个人返回到第一层在开到第10层呢？

这是个生活中司空见惯的例子，实际上我们如果有留心的话都知道，电梯会优先去到第二个人的位置。这是电梯的处理器将消息都放在缓存中，缓存通过处理消息判断电梯的目标。



在看一个例子：假如硬盘我们写四个请求，我们先写500个扇区，第二个请求写10000个扇区，第三个请求写600个扇区，最后写12000扇区。如果按照请求的先后顺序，我们将会来回写4个不同的位置，但是**如果此时有缓存，我们先把所有请求放在缓存中，并未真正的写入硬盘，当缓存进行了I/O整合，判断好了写入的先后顺序，发现可以先写500扇区，600扇区，10000扇区，120000扇区的顺序，减少不必要的损耗。**



这就是缓存的重要性，但很多时候我们也需要关掉缓存。比如很多时候我们会把RAID卡的缓存关掉。



缓存在内存里面，最大可以达到2TB。



综上所述，缓存在现代服务器中使用的十分频繁且占有重要的地方，但是缓存也存在数据丢失的风险，

**所以就有了BBU**

BBU:后备电池单元。专门给缓存供电，但是也无法长时间持续供电，一般在30分钟到1个小时。

但是BBU也会用完电，为了进一步解决在发明了保险箱盘：

保险箱盘：

这四个有不要插拔标识的就是保险箱盘，存储的操作系统一般就在这四个保险箱盘里面，保险盘一般使用四个硬盘作RAID 10 。

而BBU还会给保险箱盘供电，（要注意不是有特定的保险箱硬盘，而是插入到那个槽位的硬盘就是叫做保险箱盘。）所以，当停电的时候，BBU会给缓存和保险箱盘供电，尽最大可能保障缓存中的数据能够写入到保险箱盘中。

所以在和客户说的时候，我们一般都是建议，保险箱盘宁愿浪费也不要额外写入数据，避免真的出现停电事故的时候，缓存无法写入数据到保险箱盘中。

新的问题又来了，本来缓存中的数据并不是写入到保险箱中的。

所以当来电之后，它会把保险箱盘中的数据读回到缓存，再从缓存写到它该去到地方。