第三章 RAID 卡原理
图 3.2 RAID 卡结构 ( 二 )
RAID 卡有自己的 CPU ， Cache Memory ，通过集成或借用主板上的 SCSI 控制器来管理硬盘，可以称之为一个智能化的设备。
RAID 卡的分类一般根据集成的 SCSI 控制器来划分。如果没有集成 SCSI 控制器，而是借用主板上的 SCSI 控制器来管理硬盘，则为零通道 RAID 卡。根据 RAID 卡集成的 SCSI 控制器的通道数量，可以分为单通道、双通道、三通道 RAID 卡。还可以按照 SCSI 控制器的标准来划分 RAID 卡的种类，如 Ultra Wide 、 Ultra2 Wide 、 Ultra160 Wide 。
RAID 处理器是一个 PCI 从设备，接受并执行来自系统的命令。 同时占用 PCI 中断，代表 SCSI 磁盘子系统向系统 提出中断请求，请求占用 PCI 总线，返回对系统命令的响应，如输送 SCSI 硬盘上的数据。
作为 RAID 卡的 CPU ，通过执行闪存中的 Firmware ，控制 SCSI 控制器、 Cache Memory 以及指示报警电路，来实现 RAID 卡的功能，运作流程如下：
• 初始化 RAID 卡寄存器
• 读取 NVRAM 的上次 RAID 参数，与硬盘实际信息进行比较，显示结果
• 发送配置提示、响应 HOST 命令进入配置界面
• 提供配置菜单、将用户提供的 RAID 卡参数、 RAID 参数存入 NVRAM
• 根据 RAID 参数，通过 SCSI 控制器对硬盘进行初始化写操作
• 完成配置
• 等待 Host 发出读写操作命令
RAID 卡提高磁盘读写性能的另一手段是：磁盘 CACHE 。
图 3.3 RAID 功能运作流程
对于磁盘 I/O 来说，如果没有 CACHE ，就直接从硬盘读写；如果有 CACHE ，则首先从 CACHE 读写。
CACHE 具有两大功能：
-- 预读
CACHE 预读提高了计算机系统中的硬盘读的功能，尤其是在读取含有大量文件碎片的文件时。具有良好预读功能的 RAID 卡能在看起来很随机的读访问中，识别出读取磁盘的规律， 通过这个规律提前将系统要读取的数据放在 CACHE 中。
预读的两种方式：
Read Ahead
由于硬盘数据经常是以一族连续的硬盘扇区组织起来的，所以有时侯如把系统所请求的扇区随后的一个扇区里的数据 同时读进来是有价值的。对于数据文件的读取有利 , 特别是系统 CPU 的性能低时。
Pre-Fetch
当 RAID 卡发现系统要读的是先前已经读过的数据时，在 这一次，便将这一个数据块的数据写到 CACHE 里。对于程序文件的读取有利 。
-- 回写
回写是通过暂时将数据存在 CACHE 里，从而推迟将数据写到慢设备（如硬盘、磁带机）的一种工作方式。数据将在随后的时间，硬盘闲置的时候写到硬盘中。写的时候也是统一将 CACHE 内的尚未写出的数据按照数据块的在硬盘中的 BLOCK 序号写入，这样可以提高写的效率。
回写需要加电池给 CACHE 供电，以免数据在写到硬盘之前系统断电导致硬盘数据丢失。
增加 CACHE 大小对于预读来说，为系统提供了更多的来自 CACHE 的可供读取的记录。 对于回写来说，允许控制卡保存更多的记录留待后期写磁盘。特别是对于电梯式回写，使得连续的回写段之间有更近的间隔，降低硬盘写操作的平均访时间并提高了吞吐率。
写策略
-- 回写（ Write Back ）
-- 通写（ Write Through ）
通写模式下，所有数据在以命令完成状态返回到计算机之前，直接写到硬盘。两种写策略比较来说，写策略由通写改为回写时，可大幅度提高 RAID 性能。但回写具有一定的数据危险性。在突然断电的情况下，会丢失存于 Cache 尚未写入硬盘的数据。
RAID 卡工作在写策略为 THROUGH 时，缓存大小对 RAID 卡的性能影响很小，只有当写策略改为 BACK 时，缓存的作用才会发挥出来。
影响 RAID 卡性能的因素很多，其中可调因素主要有 RAID 卡缓存（ CACHE ）大小、写策略（ WRITE POLICY ）、读策略（ READ POLICY ）、条带的大小（ STRIPE SIZE ）。不同的 RAID 卡虽然说法略有不同，但意思是一样的。很多设置可以在 RAID 卡的配置工具中调整。
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