存储体系作为网络后台的中心设备，为各类信息运用供给网络存储、高可用数据库集群、高功用核算、数据备份、仿制、容灾、搬迁等各类服务。存储体系是一种将多个磁盘驱动器安排在一同，以供给较高的数据读写、传输功用和存储安全特性的核算机设备，是典型的嵌入式体系，其操控器是一切功用的完成者，决议着体系体系结构。
存储体系的操控器，类似于服务器内部的PCI RAID操控器，又有较大的不同，这儿，咱们来谈一谈存储体系操控器，使读者对存储设备有较全面的了解。
嵌入式架构
存储体系操控器和PCI RAID卡具有相同的逻辑构成，有I/O处理器、高速缓存、硬盘接口操控器、高速总线、贮存嵌入式软件的闪存、表里衔接接口等。
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图1、 选用双段PCI-X总线的光纤通道磁盘阵列操控器 |
硬件构成上，和PCI RAID卡不同，存储操控器还有用于衔接主机的磁盘操控器，以及更多的协同处理和办理的功用芯片。物理上，为了能够完成各类芯片的布局，存储操控器一般分为操控器板卡、I/O接口卡、办理模块卡等几大部分。
任何硬件功用的发挥，离不开软件。存储操控器软件完成如下三个功用：办理和操控磁盘调集（阵列）、传送I/O操作进/出磁盘、为数据冗余核算校验值或运用校验值康复丢掉的数据。在软件构成上包括3个部分：阵列操控软件，板支撑包及接口驱动软件，操作体系及设备接口。
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图2、操控器软件示意图 |
存储操控器软件的各模块功用如下：
体系初始化模块：担任体系初始阶段的体系自举、设备自检、参数设定、资源分配等。
指令分化模块：担任服务器指令的分化、应对等。
数据分块重组模块：担任服务器数据的分块和底层数据的重组。
缓存办理：担任指令及数据缓存的分配、聚散、开释等。
I/O调度模块：担任上层与底层I/O指令的并行、流水调度等。
校验信息核算模块：担任校验信息的核算。
数据重构模块：担任降级形式下的数据供给。
数据康复模块：担任磁盘犯错时的数据主动康复。
RCR模块：完成RAID Cache RAID功用，供给阵列功用。
只是操控器是远远不够的，还要辅以下列体系规划办法，方可构建一个高可用的存储体系：
选用模块化技能，研讨开发磁盘阵列的磁盘子体系、操控器、电源、结构件、衔接件等模块，并在存储设备内部选用无电缆衔接技能，进步体系的集成度和牢靠度。
选用全冗余热拔插技能，完成存储设备模块内首要作业子体系，例如散热子体系、电源子体系、操控器子体系的容错才能，进步可用性。
选用结构一体化规划技能，为存储设备和整个海量存储体系供给满意的散热才能，进步体系的稳定性和牢靠性；合理的结构规划，将确保电源、电扇、硬盘、操控器模块的无电缆衔接，并确保冗余热拔插功用的完成。
存储处理器特性要求
高功用
与一般的PCI RAID卡比较，存储体系的操控器操控软件除了完成根本的RAID功用，支撑RAID 0、1、0+1、3、5、30、50等等级外，还经过以下技能进步存储设备的传输功用：
（1）完成存储设备与体系的均衡。在剖析磁盘阵列的随机Petri网模型和核算硬件组成环节运转时刻的基础上，运用Petri网模型核算首要环节的运用率，挑选适宜的通讯机制，运用运转时刻的核算结果合理地确认硬件装备，来处理主从通道与磁盘通道的速度匹配、各级缓冲存储器的容量匹配和通讯方法的挑选等影响功用的关键问题，使体系结构趋于合理，到达负载均衡的意图。
（2）完成串内多线程操作。经过挑选恰当的磁盘操控器，完成同一物理链路多个磁盘驱动器的并发操作，完成串内磁盘驱动器的并发操作，在时刻上重迭地处理数据的存取，然后到达进步传输功用的意图。
（3）完成底层设备的I/O兼并操作。运用底层硬件未曾运用的数据聚散（Scatter/Gather）功用，将一切分化到某个磁盘驱动器上的子指令，按其操作特点进行兼并，并将逻辑地址离散的数据调整为支撑一次I/O操作的格局，然后用一次I/O替代屡次I/O，到达下降服务时刻的意图。
（4）运用纵横LRU替换算法完成纵横LRU替换。关于主机的大块数据拜访，当第i块数据在第j个磁盘驱动器上时，第i+1块数据肯定在第（j+1）mod N个磁盘驱动器上，假如第i块数据在第j组缓存失效，那么第i+1块数据有可能在第（j+1）mod N组缓存也产生失效，因此在数据读写进程考虑数据块在磁盘驱动器上的横向相关性，能够经过纵横LRU替换算法，将纵向预腾空（即同一组内的预腾空）开展成纵横预腾空（即多组一同替换）。
智能化
操控器供给了存储体系必定的在线操作智能化才能，削减由存储模块本身原因引起的体系停机，进步存储体系内数据的高可用才能，这些特性包括：
多种读写方法
RAID阵列搬迁、等级搬迁、容量在线扩展、容量在线扩容、磁盘易位
面向单RAID阵列的读写运用优化
体系办理和监控
操控器除了进步磁盘阵列在线操作智能化才能的一同，还完成I/O读写的智能化。I/O负载能够表明为一个三元组（地址、巨细、读/写），因此存取形式能够对应一个三维空间，每一维对应三元组的一个元素随时刻的改变值。自适应磁盘阵列经过获取不同I/O负载和不同磁盘数据散布的特征，调理磁盘阵列参数和调度战略，以获取体系的最大功用。
高可用
支撑双操控器和镜像缓存，是存储操控器的独有特性，它和冗余热拔插、模块化无电缆衔接技能一同，可满意海量存储体系的高可用性要求。双操控器体系中，每个操控器具有自己的缓存，可独立作业，也可经过体系的通讯背板彼此监测状况，完成毛病切换、乃至负载同享。磁盘阵列还可完成与服务器之间的途径冗余，即当主途径失利时，体系能够运用另一条I/O途径，在服务器和存储体系间传输数据，该功用能够确保阵列与两台服务器，以及双机高可用软件，构成一个彻底扫除单点毛病的双机高可用集群体系。
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图3、双控磁盘阵列通道衔接示意图 |
高扩展
存储操控器是后台核算体系的I/O衔接桥梁，在操控器基板和总线上，经过植入各种不同工业规范的I/O操控器，例如SCSI、FC、iSCSI、ATA、SATA、SAS操控器，能够便利的构成不同品种的磁盘阵列设备，挑选不同品种和数量的操控器，能够确保存储体系的主机衔接和硬盘衔接的高扩展特性。
在其操控器上选用了FC-AL技能，理论上一个FC-AL通道能够最大衔接127个设备，而且，假如磁盘阵列供给两个FC-AL接口，即完成了通道扩展，能够把一组硬盘衔接在一个双光纤环路上，完成同一组光纤硬盘的全双工操作，两个双光纤环路间经过并行I/O技能和全双工操作，实践I/O吞吐率能够到达320MB/s以上。
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图4 、双光纤线环路衔接示意图 |
跋文：
跟着信息化运用规划的急剧扩展，存储体系所面临的数据量和I/O操作量日渐巨大，而且网络化存储需求越来越火急，这需要从总线、处理器、I/O操控器视点进步存储体系的功用，大容量缓存、二级缓存、多路处理器、新式总线等，都是存储体系操控器功用进步的方向。在由核算器（服务器）、存储衔接设备和存储体系构成的后台运用体系中，从存储体系上完成更多的存储办理功用，例如长途镜像、虚拟存储、数据快照、数据备份、缓存服务，是进步后台体系数据办理才能的捷径，更是存储操控器的一个开展方向。
