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​随着大数据和企业​​ IT ​​世界的不断演变，新的存储和数据管理挑战层出不穷，而最新发布的​​OneFS 7.1.1​​旨在提供专为这些挑战量身定制的新功能。这些功能包括​​SmartFlash​​、新增支持​​SMB Multichannel​​和强化整合​​VCE​​应用环境等。本文将介绍​​OnesFS 7.1.1​​中新增的​​SmartFlash​​功能，其中包括​​OneFS​​高速缓存架构、​​OneFS​​高速缓存分层和​​3​​级不同缓存的作用和不同介质访问参数对比等等。​

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​OneFS​​操作系统通过​​Infiniband​​网络高速互连所有节点，然后聚合集群中每个节点上的缓存以形成一个全局内存访问池。目前，每个​​Isilon​​节点可以配置​​256GB​​的内存，一个集群最多可以拥有​​36.8TB​​内存。​​SmartFlash​​是一种使用​​SSD​​空间作为额外高速缓存的功能，可以大幅提升集群的存储空间，籍此将大幅提高数据读取命中率，减少读取底层机械磁盘的机率，而且成本只有​​DRAM​​的百分之二十。​

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​OneFS​​缓存架构​

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​OneFS​​操作系统采取三级缓存读取，再加上一个​​NVRAM​​支持的高速缓存写入。具体架构见下图：​

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​一级缓存（​​RAM​​）：​​也称为前端高速缓存，一级缓存的目的是从远程节点预取数据，以备​​NFS​​或​​SMB​​客户端通过前端网络访问这些文件系统数据拷贝和元数据块。一级缓存包含从集群中的其它节点中检索的数据，但是它只用于缓存驻留的节点，不能被其它节点访问；​

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​二级缓存（​​RAM​​）：​​也称为后端高速缓存，它包含了来自该节点上的磁盘驱动器中检索的数据，然后提供给远程节点和本地节点请求使用。二级缓存中的数据根据​​LRU​​算法得出，数据全部来自于该节点上的本地磁盘。二级缓存上的数据可以被集群中的任何节点访问，由于不需要直接访问磁盘，因此访问数据更快。此外，通过远程节点预取到二级缓存上的数据比一级缓存上的数据大得多。​

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​Write coalescer​​（​​NVRAM​​）：​​NVRAM​​高速缓存，用于保存前端还未写入磁盘的文件数据，拥有电池保护功能；​

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​SmartFlash/​​三级缓存（​​SSD​​）：​​三级缓存作为每个节点的主内存，容量可以从千兆扩展到​​TB​​级别，性价比非常高。它使得更多的访问数据被保留在缓存中，包含二级缓存中不包含的文件数据和元数据块，有效增加二级缓存的容量。​

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​下图说明了​​OneFS​​操作系统的读缓存和写缓存的运行机制。一级缓存可以与任何节点上的二级缓存进行交互，同时二级缓存可以与存储子系统和三级缓存进行交互。三级缓存使用节点上的固态硬盘，并且需要在相同的节点池的每个节点上启用三级缓存。​

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​高速缓存级别对比​

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​下表是​​OneFS​​系统中不同级别缓存命中所需要的时间表。一级缓存命中后，可以避免后端往返读取数据，二级缓存命中后，可以避免磁盘寻址或者三级缓存寻址，三级缓存则极大的避免了磁盘寻址。​

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​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​

​缓存类型​	​数据命中，访问时间​	​数据未命中，后续操作​
​一级缓存​	​10​​微秒​	​访问二级缓存​
​二级缓存​	​100​​微秒​	​访问三级缓存或者磁盘​
​三级缓存​	​200​​微秒​	​访问磁盘​
​磁盘​	​1​​到​​10​​毫秒​	​x​

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​SmartFlash​​的优点​

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​在​​Isilon​​系统中使用固态硬盘做为三级缓存，可以提高数据和元数据的读取速度，而三级缓存不直接提高写入性能。主要的优点包括：​

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​1​​、对比在传统​​NAS​​设备中添加固态硬盘，在​​Isilon​​中添加固态硬盘做为高速缓存可以更好的利用整个固态硬盘，对设备性能产生线性和可预测的提升；​

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​2​​、不易出错，管理成本低。​

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​下图是​​SmartFlash​​功能和​​SmartPool​​功能中固态硬盘对性能提升的对比图：​

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​启动​​SmartFlash​​三级缓存​

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​每个节点通过一个简单的打开或关闭的配置来启动或关闭三级缓存。在启用三级缓存后，系统将节点上所有的固态硬盘用于​​SmartFlash​​功能，因此​​SmartFlash​​功能不能与其它固态硬盘策略共存。​

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​默认情况下，节点池已经启用三级缓存。配置如下图：​

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​用户也可以在全局设置中为新增节点池启动三级缓存：​

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​通过命令​​isi_cache_stats​​可以查看缓存监控报告，如下图所示：​

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​了解​​OneFS 7.1.1​​新功能​

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