[转载]RAID卡原理

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。

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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。

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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。

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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：
（1）初始化RAID卡寄存器
（2）读取NVRAM的上次RAID参数，与硬盘实际信息进行比较，显示结果
（3）发送配置提示、响应 HOST 命令进入配置界面
（4）提供配置菜单、将用户提供的RAID卡参数、RAID参数存入NVRAM
（5）根据RAID参数，通过SCSI控制器对硬盘进行初始化写操作
（6）完成配置
（7）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。
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。