永不消逝的缓存数据：Adaptec 5445Z RAID卡评测

ZMCP功能验证方法

下面的测试我们是这样设计的：先不连接ZMCP模块的电容单元，使用3块SAS硬盘组建RAID 5，并打开写缓存。然后在上面建立2个10GB大小的NTFS分区，将事先准备好的920个JPG格式照片文件(大小3～8MB不等，一共4.33GB)复制到其中一个分区。此时重启系统，对这些文件“剪切”并“粘贴”到之前建好的另一个分区，在文件移动进度条走到大约2/3至3/4时拔掉主机交流电源(模拟意外断电)。等设备停止工作余电放完后再开机，记录下源分区剩余的文件数量和复制到目标分区的数量，并查看是否可用。

做完这些之后，连接好ZMCP模块并等待电容充好电。格式化清除2个测试分区的数据，而后重复上面的测试步骤。当我们在ZMCP缓存保护的状态下断电时，看到RAID卡的备份用闪存PCB上面亮起一个橙色的LED指示灯，大约1分钟后左右熄灭，表示缓存备份完成。重新开机的恢复过程没有任何提示，或者说感觉不到就完成了。

测试原理其实很简单，首先读取RAID 5逻辑盘上一个分区的数据(第1个照片文件)，写入到另外一个分区，然后删除源分区上复制完成的文件(也是写操作)，再重复进行剩下的919个文件。而实际情况并没有这样简单，我们在测试中遇到了许多没有估计到的问题，那么究竟有哪些写操作被“缓冲”了呢?

在SAS RAID 5没有写缓存保护的情况下，测试之后源分区和目标分区的文件总数为：311+602=913，也就是丢失了7个。而复制到目标分区的602个文件中，只有525个可用(其余照片打不开)，也就是说总共可用的是833个。而打开写缓存保护之后，源分区和目标分区一共921个文件(多出了1个)，这个比较好解释：断电时移动的最后一个文件没有完成，因此在2个分区中都有。不过目标分区中还是有相当数量的照片打不开，可用的文件总数为845个，比之前的测试多12个。

看来ZMCP缓存保护功能并没有使920个文件最终都完整，那么是不是移动文件的测试操作本身有问题呢?我们分析可能是部分复制完成的文件还处于打开状态，断电造成操作系统异常关闭，因而这些文件被破坏。另外由于在同一个RAID 5上既读又写，本来像是顺序操作的其实相当于较大文件的随机访问，实际写入速度并不高，这样断电时缓存中还未写入硬盘的数据大约有50多兆(12个文件)被“保护”就可以理解了。

我们反复进行了上面的测试，得到的结果都与之相似，表明出现这种情况并不是随机的。为了进一步证实了我们的推断，下边又换成SATA硬盘重复了测试过程。

首先，在SATA RAID 5没有写缓存保护的情况下，测试之后源分区和目标分区的文件总数为：403+520=923，多出了7个。而且我们发现虽然每次都在文件移动进行到同一个位置附近断电(人为操作可能有误差)，但只有这次源分区剩余的较多。分析原因应该是文件移动的最后一个步骤——删除源分区对象的操作也被“写缓存”了，在断电时没有来得及回写到硬盘上。而复制到目标分区的文件有80个打不开，也就是说总共可用的是843个。

打开写缓存保护之后，源分区和目标分区一共971个文件(超出了51个之多)，这一次多在了目标分区上。我们觉得这并不见得是一种好现象，因为实际的文件数量并没有那么多。2个分区中可用的文件总数为885个，比“没有写缓存保护”时多42个，也就是说SATA硬盘被缓冲在队列中的写操作数据明显比SAS硬盘更多。

为了验证SATA和SAS硬盘在这里出现的差异，我们在ASM中关闭了每一块SATA硬盘(而不是RAID)的写缓存再次进行测试(仍然使用ZMCP，见下图)，即上面表格中的最后一行结果。此时记录的文件总数921正好和SAS测试相同，其中可用的数量为848个，不再像关闭硬盘写缓存之前那么多了，但比较不使用ZMCP时还是多出5个文件。可见缓存保护功能还是有效果的。

与SATA不同的是，SAS硬盘在关闭自身的写缓存前后结果几乎没有变化。也就是说，SAS硬盘的写缓存策略比SATA要保守得多。这个不光和硬盘控制器(在本文中就是Adaptec 5445Z)有关，而是协议本身的优化有所不同。SATA允许控制器使用相对大胆的写缓存策略来提高性能，而SAS/SCSI完全定位于企业级市场，为了更高可靠性的有必要保守一些。以笔者之前测试图形工作站CAD应用方面的经验，其中部分涉及磁盘的操作SATA硬盘比SAS的效率还要高就是这个原因。因此我们基本可以这样说，虽然SATA RAID 5倒数第二项(ZMCP写缓存保护)测试可用的文件数最多，但这并不代表它就是我们设计的操作(即意外断电对系统下文件移动的影响)最理想的结果。

总结

Adaptec 5445Z RAID卡在本文的测试中总体表现良好，ZMCP缓存保护是一项创新的技术，经过我们简单的验证该功能是可用的。如果今后厂商更进一步解决性能上存在的个别问题，相信这款产品就比较完美了。我们的测试中并没有专门考察5445Z的兼容性，并不保证它适用于所有的系统(当然Adaptec自己进行了大量这方面的测试，可以参考官方网站上的兼容性列表)。希望本文能够给那些近期准备采购同类产品的用户提供一些有益的参考。谢谢!