上位層の書き込み IO の場合、RAID コントローラーには 2 つのモードがあります。

(1) ライトバックモード: データが上位層から到着すると、RAID コントローラーはそれをキャッシュに保存し、ホスト IO が完了したことをすぐに通知します。これにより、ホストは待たずに次の IO に進むことができますが、データはディスクに書き込まれずに RAID カードのキャッシュに残ります。 RAID コントローラーは、ディスクに個別に、バッチで書き込むか、キューイング技術を使用して IO をキューに入れることにより、ディスク書き込みを最適化します。ただし、このアプローチには重大な欠点があります。停電が発生すると、ホストが IO が完了したと想定している間に RAID カードのキャッシュ内のデータが失われ、その結果、上位層と下位層の間で重大な不整合が発生します。したがって、データベースなどの特定の重要なアプリケーションは、独自の整合性検出手段を実装しています。

この理由により、ハイエンド RAID カードにはキャッシュを保護するためにバッテリーが必要です。停電が発生した場合でも、バッテリーはキャッシュに電力を供給し続け、データの整合性を確保します。電源が復旧すると、RAID カードはキャッシュに保存されている不完全な IO のディスクへの書き込みを優先します。

(2) ライトスルーモード: このモードでは、上位層からの IO は、RAID コントローラーがデータをディスクに書き込んだ後にのみ完了したとみなされます。このアプローチにより、高い信頼性が保証されます。このモードではキャッシュのパフォーマンス上の利点は失われますが、バッファリング機能は引き続き有効です。

書き込みキャッシュに加えて、読み取りキャッシュも非常に重要です。キャッシュ アルゴリズムは、一連の複雑なメカニズムを備えた非常に複雑な主題です。アルゴリズムの 1 つは PreFetch と呼ばれます。これは、ホストが次回アクセスする可能性が「高い」ディスク上のデータが、ホストが読み取り I0 要求を発行する前に「キャッシュに読み込まれる」ことを意味します。この「可能性」はどのように計算されるのでしょうか?

実際、ホストは、次の IO で、今回読み取ったデータが位置するディスクの隣接位置のデータを読み取る可能性が高いと想定されます。この仮定は、論理的に連続して保存されたデータの読み取りなど、連続 IO シーケンシャル読み取りに非常に当てはまります。 FTP 大きなファイル転送サービスやビデオ オン デマンド サービスなどのアプリケーションは、すべて大きなファイルを読み取るためのアプリケーションです。多数の断片化された小さなファイルがディスク上の隣接する位置に連続して格納されている場合、小さなファイルの読み取りに必要な IOPS が非常に高いため、キャッシュによってパフォーマンスが大幅に向上します。キャッシュがない場合、各 IO を完了するにはヘッド シークに完全に依存するため、時間がかかります。

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