一文读懂EMC VNX存储的Fast Cache(第二部分：对比)
书接上回，在理解了FAST Cache的一些基本概念后，我们本文将重点讨论FAST Cache和普通Cache，也叫做DRAM Cache的差异。
在 EMC VNX 存储系统中，FAST Cache 和存储系统的 DRAM Cache（通常称为存储缓存或系统缓存）都是用于提升存储性能的缓存机制，但它们在技术实现、功能定位和使用场景上存在显著差异。下面详细总结 FAST Cache 和 DRAM Cache 的相同点、不同点和差异点，以清晰对比两者的特点。
一、相同点
- 提升性能的目的：
- 两者都旨在通过将频繁访问的数据存储在更快介质中，降低响应时间，提高 IOPS（每秒输入/输出操作数），从而提升存储系统性能。
- 透明操作：
- FAST Cache 和 DRAM Cache 对主机应用透明，无需应用程序干预即可提供性能提升。
- 支持读写操作：
- 两者都支持读写缓存，处理主机发出的读写 I/O 请求。 FAST Cache 和 DRAM Cache 在读写操作中会协同工作。
- 数据一致性保障：
- 两者都确保缓存中的数据与后端存储（HDD 或 LUN）一致，通过写回（write-back）或同步机制避免数据丢失。例如，FAST Cache 的脏数据通过 flush/destage 写回，DRAM Cache 也有类似机制。
二、不同点（差异点）
以下是 FAST Cache 和 DRAM Cache 在技术实现、性能特性、管理方式等方面的主要差异：
| 特性 | DRAM Cache | FAST Cache |
| 存储介质 | 基于 DRAM（动态随机存取存储器），速度极快，靠近 CPU。 | 基于企业级闪存驱动器（Flash Drives），速度比 HDD 快，但慢于 DRAM。 |
| 位置 | 最靠近 CPU，位于存储处理器内部，具有最低延迟。 | 位于 DRAM Cache 和 HDD 之间，作为二级缓存，延迟高于 DRAM。 |
| 响应时间 | 纳秒到微秒级，极低延迟。 | 微秒到毫秒级，比 DRAM 慢但远快于 HDD。 |
| 容量 | 容量有限，通常为几 GB 到几十 GB，受硬件限制。这是以前VNX年代的存储，现在也有几个T内存的存储了。 | 容量较大，可扩展至 100 GB 到 2 TB（视 VNX 型号和闪存驱动器数量。 |
| 粒度 | 高粒度，缓存页面大小可配置（2 KB 到 16 KB），接近 I/O 大小。 | 固定 64 KB 粒度（chunk），适合较大块数据。 |
| 操作区域 | 分为独立的读缓存和写缓存区域，用户可配置。 | 单一区域，同时服务读写操作。 |
| 挥发性 | 易失性（volatile），断电后数据丢失，需电池备份或快速写回。 | 非易失性（non-volatile），断电后数据保留。 |
| 升级性 | 升级受限，VNX存储的内存配置都是固定的，不是你想升级就升级的。 | 可在所有支持型号上升级，容量取决于闪存驱动器数量和型号 |
| 故障处理 | 故障更换比较麻烦，因为内存DIMM是在控制器里面，需要对控制器做宕机处理。 | 就是普通磁盘，支持热备（global hot sparing），故障驱动器可自动替换，更换简单。 |
| 配置管理 | 由系统自动管理，用户可调整读写缓存分配比例。 | 通过 Unisphere 或 naviseccli 配置（如创建、启用/禁用、销毁等。 |
| 性能瓶颈 | 受限于容量小，适合高频小块 I/O，但在大规模突发负载下可能不足。 | 容量大，适合处理突发性高负载（bursty workloads），但延迟略高于 DRAM。 |
| 数据持久性 | 主要用于临时缓存，数据需快速写回到 HDD。 | 可作为长期缓存，数据在闪存中更持久，适合频繁访问的热点数据。 |
| 与 FAST VP 协同 | 不直接与 FAST VP 交互，专注于即时 I/O 处理。 | 与 FAST VP 协同，避免重复提升已位于闪存层的数据。 |
| 资源占用 | 占用存储处理器内存，容量分配固定。 | 占用部分 DRAM 用于内存映射（memory map），可能减少读写缓存空间。 |
三、总结
- 相同点：FAST Cache 和 DRAM Cache 都旨在提升存储性能，透明服务读写 I/O，确保数据一致性，适用于高性能需求场景。
- 差异点：
- 介质与速度：DRAM Cache 基于 DRAM，速度更快；FAST Cache 基于闪存，速度次之但远超 HDD。
- 容量：DRAM Cache 容量小，扩展难；FAST Cache 可达 2 TB，扩展灵活。
- 粒度：DRAM Cache 粒度细（2-16 KB）；FAST Cache 固定 64 KB。
- 持久性：DRAM Cache 易失性，故障恢复复杂；FAST Cache 非易失性，支持热备。
- 管理：DRAM Cache 管理简单；FAST Cache 配置复杂，涉及 flush/destage。
- 场景：DRAM Cache 适合实时小块 I/O；FAST Cache 优化突发性热点数据。
- 实际应用：
- DRAM Cache 是存储系统的核心缓存，优先处理所有 I/O，容量有限。
- FAST Cache 作为二级缓存，扩展缓存容量，专注热点数据，显著提升突发负载性能，降低总体拥有成本。
最后，提醒下。FAST Cache是持久性的，就是说这部分cache中的内容不会因为主机掉电就没有了，所以是不需要BBU电池保护的。我们很多时候如果存储的BBU电池故障，就会导致写缓存不能enable，这就是因为DRAM的Cache不是持久性的，就是只是保留在机器加电以后的内存中的。机器断电，就没有了。所以到重点，vnx的控制器重启等是不需要专门处理FAST Cache，只需要对DRAM中的write cache disable了就可以了。