QLogic缓存SAN适配器实现Oracle RAC闪存加速

众所周知，任务关键型数据库应用，如Oracle实时应用集群（Real Application Clusters，RAC），在进行联机交易事务（OLTP）和联机分析事务（OLAP）工作负载时，需要服务器和相关的共享SAN存储基础架构提供最高的性能级别。多核CPU和虚拟化技术的引入，虽然可以提供Oracle RAC服务器工作负载所需的计算资源，但却增加了服务器和共享SAN存储之间高性能、低延迟、可扩展的I/O连接的需求。从这一方面而言，闪存存储加速作为一个高性能、可扩展的技术解决方案，能够满足I/O不断增长的需求。

闪存存储加速有两种方式：第一种，闪存技术作为终端存储容量设备取代机械磁盘；第二种，闪存技术作为机械磁盘之间的缓存设备，扩充磁盘容量。那些利用闪存技术的存储解决方案目前在市场上已经得到了广泛使用。这些解决方案，包括基于闪存的存储阵列和基于服务器的固态硬盘（SSD），尽管弥补了关键业务对性能的需求，但是在存储基础设施中，却使用昂贵的基于闪存的技术来扩充容量，并要求重新设计存储架构。基于缓存的存储加速中，有一种新方式是藉由服务器的闪存集成，也称为缓存SAN适配器，是市场上最新的创新技术。缓存SAN适配器使用闪存技术来解决关键业务性能的要求，同时无缝集成现有的机械磁盘存储基础设施。缓存SAN适配器可以充分利用容量、可用性和关键任务存储管理功能，而这些也是企业SAN得以部署的目的。

从高I/O需求的服务器来考虑，直接向服务器添加大容量缓存之后，会使得访问频率高的数据最靠近应用，从而造成网络边缘大量I/O需求的“暂停”，因为这一位置对存储基础设施内的拥堵不敏感。这有效地降低了存储网络和阵列的需求，提高了所有应用的存储性能（甚至是那些没有启用高速缓存的应用），并延长了现有存储基础设施的使用寿命。基于服务器的缓存无需升级存储阵列，无需在关键网络上的数据路径安装附加设备，而且还能让存储I/O性能随着应用工作负载需求的增加而线性提升。

为了验证缓存SAN适配器的有效性，QLogic用Oracle ORION工作负载工具模拟存储阵列压力测试。在测试中，缓存SAN适配器显示了性能的可扩展性–IOPS是无缓存操作支持性能的13倍-可满足如Oracle RAC这样的虚拟与集群环境中的独特要求。

Orion测试结果：结果显示使用QLogic QLE10000后IOPS性能是无缓存操作支持的13倍

为了支持解决方案可以跨多个物理服务器（包括集群环境中，如Oracle RAC），缓存技术需要缓存之间保持一致性。传统的基于服务器的闪存缓存的实现方式不支持此功能，因为每个服务器的缓存是“独享的”，不与对方沟通。虽然它们很有效地提高了单台服务器的性能，但是提供跨群集服务器环境的存储加速或利用多个物理服务器的虚拟化基础设施，则是他们无法做到的。这使得单个服务器应用中只有很少的一部分能够享受缓存的优势。

解决之道

缓存SAN适配器采取一种新的方法避免了传统缓存解决方案的弊端，而不是为每个服务器创建一个分散的独立缓存。基于闪存的缓存可以和SAN HBA集成，提供缓存一致性的特色，利用现有的SAN基础设施创建一个可共享的缓存资源，而且这些存储资源可以分布在多台服务器上。这消除了单个服务器的缓存限制，为集群应用和高度虚拟化环境中的高I/O需求，打开了缓存性能优势的大门。

这项新技术采用新的基于主机的智能I/O优化引擎，提供可集成的存储网络连接，一个闪存界面和必要的嵌入式处理，使所有的闪存管理和缓存任务对于主机来讲完全透明。嵌入式多核处理器在板载缓存HBA上透明地执行所有的任务。在操作上唯一需要主机介入的软件是一个标准的主机操作系统的设备驱动器。事实上，该设备对于主机来讲可视为一个标准的SAN HBA，而且使用的通用HBA驱动程序和协议栈与传统HBA使用的一样，而且这些已经是构成现有SAN基础设施的元件。

最后，新方法为每个配置的LUN建立一个缓存所有者，这样可以保证缓存的一致性，并预防潜在的缓存浪费。在加速器集群中只有一个缓存HBA是永远主动缓存每个LUN上的数据。加速器集群中的所有其他成员都通过LUN上的缓存所有者处理该LUN上的所有I / O请求，因此所有存储加速器集群成员清除同一个数据副本，无需协调相同数据的多个副本，减少了由此带来的复杂性以及高开销，缓存一致性一样能得到保证。

通过单一LUN缓存所有者聚集缓存以及执行缓存一致性，这一服务器缓存解决方案解决了传统的基于服务器的缓存中所关注的问题，这使得在Oracle RAC环境下，缓存SAN适配器成为实施基于闪存的存储加速的首选。