RAID HBA与架构评述

一般的RAID HBA 有下面形态的硬件架构：

IOP +IOC

1.ASIC IOP +IOC

2.FPGA ,CPLD 的IOP +ASIC IOC

RoC (RAID on Chip)

1.ASIC 的RoC

2.FPGA的RoC

ASIC (Application-specific Ic) 这种要Tape out的（好像1000万起跳吧忘了价格..) ，要有量才合算。

LSI 这种Fabless（无半导体工厂） SoC Designer 厂商当然都是ASIC 产品...

FPGA or CPLD 可编程逻辑们阵列，这就比较有弹性了。

比如说一些SSD RAID、DRAM RAID，都是用FPGA实现，但是如果量大是有点不合算。

像H牌这类，部份XOR 就是用FPGA or CPLD，PH

至于FPGA 做SAS PHY 仿真就不多了。 

从RAID Controller的观点来看，它是基于单纯的SAS/SATA HBA上提供了RAID功能(RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6,甚至是混合阵列等等..)，有些RAID Controller在单个硬盘驱动器情况下可以直接被识别，有些则是必须要建立阵列(Array)才能使用，可能根据Option ROM载入的内容而有所差异。下面是一张AMCC/3ware早期的9690SA-8i RAID Controller，这是一款Hardware RAID，由PowerPC处理器、ASIC XOR Accelerator和Emulex IOC组成经典的StorSwitch分离式架构。在3ware还没被LSI买下以前，长年以来都是应用这种架构，3ware对于早期开发SATA产品中，面对SCSI产品这个架构有相当的优势性，不过现在颇老矣...

最左边那块是存放韧体（Firmware）代码的flash，由于StorSwitch架构没有太多的详细资料，所以我的猜测是这样的：那颗PowerPC的处理器——PPC405CR提供266MHz的时钟频率，这颗处理器一般的用途可能是一些平常I/O处理，例如中断执行、flow control、另外还包括了对于RAID code的执行，AMCC握有PowerPC的授权后，不用白不用。中间那颗是AMCC特制的ASIC XOR加速器——G133 RAID engine，提供大量的DMA通道（32条，StorSwitch架构的特色之一）给更多的Storage使用，附加XOR和RAID 6所使用的GF硬件加速设计，PPC405CR加上G133 RAID engine应该就是一个完整的IOP(I/O 处理器)架构。根据AMCC/3ware之前相关产品资料来看，Cache Memory部分应该是从AMCC ASIC XOR加速器连接，IOC则是使用Emulex的IOC 500S，提供两个wide-port（各包含4条SAS通道）的连接。

就我以前拿4颗Seagate的15k.6 146GB组成RAID 5后进行测试，最佳的情况都无法突破1GB/s的顺序读写传输速度，故此我是认为bottleneck应该是卡在host-bus（主机总线）的带宽问题，也许有可能的情况就是AMCC ASIC XOR加速器连接IOC 500S是用PCI-X bus。当然，这些仅仅是我的一些猜测，其实纵观3ware后期产品来看，并没有太多的改善，不管是9550系列或着9650系列，software部分我倒是认为作的不差。下面是一张LSI的SAS 9211-8i的HBA，提供了IT/IR双模式，在单个硬盘连接情况下，可以直接被识别使用:

这块HBA使用了LSISAS2008芯片，是Hardware RAID架构，内置了一颗PowerPC——PPC440 at 533MHz的处理器，LSISAS2008的特点是支持了6Gb/s介面的SAS 2.0规格，目前被广泛应用在HBA、ROMB方案下。这颗芯片提供了基础RAID功能，可以从官方文件来看是用来取代LSISAS1068/E的，仅拥有入门级(entry-level)的性能，他跟同门师兄——LSISAS2108相比，可以说是差了一大截，他没有任何XOR硬件加速设计，没有内存控制器来连接外部内存作为Cache Memory，光缺少这两种特征，足以让RAID性能受到严重的打击。从Intel的一份文件显示，芯片里面整合了一块2MB的context RAM可以用来做为buffer；支持MSI-X特性、IRQ x15，对于SMP/CMP系统来说，在大量I/O的情况下会有所帮助。

在HBA方案中，提供IT(Initiator and Target)模式作为原生SAS模式支持(thx 注这是很特别状况)。

另一种IR(Integrated RAID)模式提供了基础RAID功能实现(RAID 0、RAID 1、RAID 10和RAID 1E)，在LSI专有的Fusion-MPT架构，应用了子处理器(processor)来执行对I/ O的相关操作或着有关RAID的运算。另外ROMB设计方案中，提供一种RAID key的小块物理PCB插件，如下图所示:

透过这个插件而外提供RAID 5模式，不过前面说过，由于没有了XOR硬件加速设计和内存控制器，因此RAID 5性能可以说是不堪入目。在使用RAID key的情况下，BIOS模式会切成IMR(Integrated MegaRAID)模式，这个模式就是MegaRAID产品系列所采用的，提供更多的特性，这与LSI SAS MegaRAID 9240系列是相同的。当切换成IMR模式后，就必须强制建立阵列才能使用，而且使用的IRQ数量只有4组，block size可以选择，但最高只能到64k，支持SSD Guard技术。下面是一张LSI MegaRAID SAS 9240-8i的RAID HBA，归属于MegaRAID产品线，所以可以提供对RAID 5模式的支持：