什么是存儲(chǔ)控制器？

存儲(chǔ)控制器是是計(jì)算機(jī)與磁盤驅(qū)動(dòng)器的接口設(shè)備，是磁盤陣列的大腦，硬件組成包括CPU，高速緩存（Cache）以及光纖通道（FC），主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)以及整個(gè)陣列的管理，是系統(tǒng)主機(jī)與存儲(chǔ)器件（磁盤柜）之間的“橋梁”。

存儲(chǔ)控制器在存儲(chǔ)設(shè)備中發(fā)揮著非常重要的作用。存儲(chǔ)控制器是一臺(tái)控制著存儲(chǔ)陣列的設(shè)備，主要包括三種類型的組件："CPU"、"緩存存儲(chǔ)器"和"與網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)設(shè)備的連接接口"。

▲存儲(chǔ)控制器一覽

存儲(chǔ)控制器將多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備中的存儲(chǔ)區(qū)域整合起來(lái)，作為一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域提供給服務(wù)器。當(dāng)收到來(lái)自服務(wù)器的寫入數(shù)據(jù)的請(qǐng)求時(shí)，存儲(chǔ)控制器將確定數(shù)據(jù)落到哪個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在所選設(shè)備中。

當(dāng)收到來(lái)自服務(wù)器的讀取某些數(shù)據(jù)的請(qǐng)求時(shí)，存儲(chǔ)控制器找到相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置，從存儲(chǔ)設(shè)備中讀取數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)椒?wù)器。高效、穩(wěn)定地完成這些處理任務(wù)是存儲(chǔ)控制器的作用。

除了讀寫數(shù)據(jù)外，存儲(chǔ)控制器還執(zhí)行處理任務(wù)，實(shí)現(xiàn)各種增值功能包括RAID、卷管理（volume management）、Provisioning、快照（snapshot）、克?。╟lone）、復(fù)制（replication）等。

存儲(chǔ)控制器的幾種主要模式

如前面的視頻所述，最早的存儲(chǔ)只有單個(gè)控制器，如果它壞了，那么整個(gè)業(yè)務(wù)都會(huì)因此停頓。因此，至少兩個(gè)控制器非常有必要?，F(xiàn)如今的存儲(chǔ)已大多是雙控制器了，但即使是這樣，依然有很多不同，挑選存儲(chǔ)產(chǎn)品時(shí)可要擦亮眼睛了。下面就來(lái)介紹幾種主要的雙控模式。

雙控制器，主動(dòng)/被動(dòng)模式（Active/Passive）

正常運(yùn)行時(shí)，兩個(gè)控制器中的一個(gè)處理所有的I/O處理和數(shù)據(jù)服務(wù)管理（主動(dòng)），而第二個(gè)控制器則隨時(shí)待命（被動(dòng)），準(zhǔn)備在發(fā)生故障時(shí)接管。后來(lái)有一些改進(jìn)允許在被動(dòng)控制器的主機(jī)端口上接收和傳輸I/O，但控制器本身不進(jìn)行I/O或數(shù)據(jù)服務(wù)處理。

相反，它只是通過(guò)內(nèi)部連接將I/O傳遞給主動(dòng)控制器，主動(dòng)控制器負(fù)責(zé)所有數(shù)據(jù)服務(wù)（如重復(fù)數(shù)據(jù)刪除、快照、RAID等）以及對(duì)底層閃存介質(zhì)的所有讀/寫處理。這就需要使用ALUA(非對(duì)稱邏輯單元訪問(wèn)）來(lái)定義到主動(dòng)控制器的首選路徑和到被動(dòng)控制器的非首選路徑。

存儲(chǔ)處理器在其中主動(dòng)提供對(duì)給定 LUN 的訪問(wèn)權(quán)限的系統(tǒng)。其他處理器用作備用 LUN，并且可以主動(dòng)提供對(duì)其他 LUN I/O 的訪問(wèn)權(quán)限。只能向給定 LUN 的主動(dòng)端口成功發(fā)送 I/O。如果通過(guò)主動(dòng)存儲(chǔ)器端口訪問(wèn)失敗，則其中一個(gè)被動(dòng)存儲(chǔ)處理器可通過(guò)服務(wù)器對(duì)其進(jìn)行訪問(wèn)而激活。

主/被架構(gòu)是上世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的原始HA機(jī)制。這種模式在當(dāng)今已經(jīng)被淘汰了，用戶在選擇存儲(chǔ)時(shí)應(yīng)避免選擇這種架構(gòu)，特別是對(duì)有些廠商來(lái)說(shuō)，這種HA架構(gòu)實(shí)現(xiàn)起來(lái)更簡(jiǎn)單，有助于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品快速上市。主/備架構(gòu)最大的劣勢(shì)是，主動(dòng)控制器很快就會(huì)成為性能瓶頸，而被動(dòng)控制器則處于閑置狀態(tài)，性能完全浪費(fèi)。

雙控制器、雙主動(dòng)模式（Daul Active）

這種設(shè)計(jì)是對(duì)主動(dòng)/被動(dòng)模式的改進(jìn)，使用兩個(gè)控制器來(lái)執(zhí)行全部的數(shù)據(jù)活動(dòng)。其特點(diǎn)是，每個(gè)控制器都是卷的子集的主節(jié)點(diǎn)，并在發(fā)生故障時(shí)，隨時(shí)準(zhǔn)備接管伙伴的卷。這比完全的主動(dòng)/主動(dòng)架構(gòu)（任何卷在任何控制器的任何端口上都可以訪問(wèn)，并且沒(méi)有路徑或性能偏好）更容易實(shí)現(xiàn)。

但其缺點(diǎn)是，任何給定的卷仍然受限于單個(gè)控制器的資源，一旦發(fā)生故障，陣列的性能可能會(huì)減半。另一個(gè)問(wèn)題是，管理員必須關(guān)注每個(gè)控制器上的工作負(fù)載，并手動(dòng)分配卷以保持平衡。

雙控制器，主動(dòng)/主動(dòng)模式（Active-Active）

這是當(dāng)前最流行的雙控制器架構(gòu)形式，兩個(gè)控制器在數(shù)據(jù)服務(wù)和I/O處理中都是主動(dòng)的，沒(méi)有給控制器分配卷，任何主機(jī)都可以通過(guò)任何控制器上的任何端口訪問(wèn)任何卷，而不會(huì)有路徑或性能上的損失。允許通過(guò)所有可用的存儲(chǔ)器端口同時(shí)訪問(wèn)多個(gè) LUN，而不會(huì)明顯降低性能。所有路徑始終保持活動(dòng)狀態(tài)，除非路徑發(fā)生故障。

多控制器、非對(duì)稱雙主動(dòng)模式（Asymmetric Dual-Active）

這種模式類似于雙主動(dòng)模式，不同之處在于，現(xiàn)在可以有兩個(gè)以上的控制器。卷仍然由某個(gè)控制器擁有，仍然有路徑和性能偏好。這種架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)是聚合規(guī)模–在單點(diǎn)管理下獲得更高水平的總?cè)萘亢托阅堋Ｈ欢?，任何特定的卷仍然受限于擁有它的控制器的性能?/p>

支持非對(duì)稱邏輯單元訪問(wèn) (ALUA)。ALUA 合規(guī)存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)每個(gè)端口提供不同級(jí)別的訪問(wèn)。ALUA 允許主機(jī)確定目標(biāo)端口的狀態(tài)，并區(qū)分路徑的優(yōu)先級(jí)。主機(jī)會(huì)將某些活動(dòng)路徑用作主路徑，其他用作輔助路徑。

多控制器，N路對(duì)稱主動(dòng)模式（N-way Symmetric Active）

在這種模式下，存儲(chǔ)陣列可擴(kuò)展到N個(gè)控制器。正常運(yùn)行期間，所有控制器都積極地服務(wù)于I/O和處理數(shù)據(jù)服務(wù)，并均勻地分擔(dān)工作負(fù)載。如果其中一個(gè)控制器發(fā)生故障，其余的控制器將繼續(xù)為所有的I/O服務(wù)。

在故障期間，N-1個(gè)控制器依然為客戶請(qǐng)求提供服務(wù)。系統(tǒng)性能隨著控制器的增加而線性擴(kuò)展，反之亦然。例如失去4個(gè)控制器中的1個(gè)會(huì)造成最大25%的資源損失。