数据存储小知识：什么是存储控制器？

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发表时间：2021-02-02

什么是存储控制器，存储控制器有什么作用？相信这是很多初入存储职场新人经常会遇到的问题？

存储控制器在存储设备中发挥着非常重要的作用。存储控制器是一台控制着存储阵列的设备，主要包括三种类型的组件："CPU"、"缓存存储器"和"与网络和存储设备的连接接口"。

▲存储控制器一览

存储控制器将多个存储设备中的存储区域整合起来，作为一个存储区域提供给服务器。当收到来自服务器的写入数据的请求时，存储控制器将确定数据落到哪个存储设备，并将数据存储在所选设备中。

当收到来自服务器的读取某些数据的请求时，存储控制器找到相关数据的存储位置，从存储设备中读取数据，并将其传输到服务器。高效、稳定地完成这些处理任务是存储控制器的作用。

除了读写数据外，存储控制器还执行处理任务，实现各种增值功能包括RAID、卷管理（volume management）、Provisioning、快照（snapshot）、克隆（clone）、复制（replication）等。

存储控制器的几种主要模式

如前面的视频所述，最早的存储只有单个控制器，如果它坏了，那么整个业务都会因此停顿。因此，至少两个控制器非常有必要。现如今的存储已大多是双控制器了，但即使是这样，依然有很多不同，挑选存储产品时可要擦亮眼睛了。下面就来介绍几种主要的双控模式。

正常运行时，两个控制器中的一个处理所有的I/O处理和数据服务管理（主动），而第二个控制器则随时待命（被动），准备在发生故障时接管。后来有一些改进允许在被动控制器的主机端口上接收和传输I/O，但控制器本身不进行I/O或数据服务处理。

相反，它只是通过内部连接将I/O传递给主动控制器，主动控制器负责所有数据服务（如重复数据删除、快照、RAID等）以及对底层闪存介质的所有读/写处理。这就需要使用ALUA(非对称逻辑单元访问）来定义到主动控制器的首选路径和到被动控制器的非首选路径。

主/被架构是上世纪80年代发展起来的原始HA机制。这种模式在当今已经被淘汰了，用户在选择存储时应避免选择这种架构，特别是对有些厂商来说，这种HA架构实现起来更简单，有助于实现产品快速上市。主/备架构最大的劣势是，主动控制器很快就会成为性能瓶颈，而被动控制器则处于闲置状态，性能完全浪费。

这种设计是对主动/被动模式的改进，使用两个控制器来执行全部的数据活动。其特点是，每个控制器都是卷的子集的主节点，并在发生故障时，随时准备接管伙伴的卷。这比完全的主动/主动架构（任何卷在任何控制器的任何端口上都可以访问，并且没有路径或性能偏好）更容易实现。

但其缺点是，任何给定的卷仍然受限于单个控制器的资源，一旦发生故障，阵列的性能可能会减半。另一个问题是，管理员必须关注每个控制器上的工作负载，并手动分配卷以保持平衡。

这是当前最流行的双控制器架构形式，两个控制器在数据服务和I/O处理中都是主动的，没有给控制器分配卷，任何主机都可以通过任何控制器上的任何端口访问任何卷，而不会有路径或性能上的损失。

这种模式类似于双主动模式，不同之处在于，现在可以有两个以上的控制器。卷仍然由某个控制器拥有，仍然有路径和性能偏好。这种架构的优势是聚合规模--在单点管理下获得更高水平的总容量和性能。然而，任何特定的卷仍然受限于拥有它的控制器的性能。

在这种模式下，存储阵列可扩展到N个控制器。正常运行期间，所有控制器都积极地服务于I/O和处理数据服务，并均匀地分担工作负载。如果其中一个控制器发生故障，其余的控制器将继续为所有的I/O服务。

在故障期间，N-1个控制器依然为客户请求提供服务。系统性能随着控制器的增加而线性扩展，反之亦然。例如失去4个控制器中的1个会造成最大25%的资源损失。