【IT168 专稿】存储系统作为网络后台的核心设备，为各类信息应用提供网络存储、高可用数据库集群、高性能计算、数据备份、复制、容灾、迁移等各类服务。存储系统是一种将多个磁盘驱动器组织在一起，以提供较高的数据读写、传输性能和存储安全特性的计算机设备，是典型的嵌入式系统，其控制器是所有功能的实现者，决定着系统体系结构。

    存储系统的控制器，类似于服务器内部的PCI RAID控制器，又有较大的差别，这里，我们来谈一谈存储系统控制器，使读者对存储设备有较全面的了解。

嵌入式架构

    存储系统控制器和PCI RAID卡具有相同的逻辑构成，有I/O处理器、高速缓存、硬盘接口控制器、高速总线、储存嵌入式软件的闪存、内外连接接口等。

图1、 采用双段PCI-X总线的光纤通道磁盘阵列控制器

    硬件构成上，和PCI RAID卡不同，存储控制器还有用于连接主机的磁盘控制器，以及更多的协同处理和管理的功能芯片。物理上，为了能够实现各类芯片的布局，存储控制器通常分为控制器板卡、I/O接口卡、管理模块卡等几大部分。

    任何硬件功能的发挥，离不开软件。存储控制器软件实现如下三个功能：管理和控制磁盘集合（阵列）、传送I/O操作进/出磁盘、为数据冗余计算校验值或使用校验值恢复丢失的数据。在软件构成上包括3个部分：阵列控制软件，板支持包及接口驱动软件，操作系统及设备接口。 

图2、控制器软件示意图

    存储控制器软件的各模块功能如下：
 系统初始化模块：负责系统初始阶段的系统自举、设备自检、参数设定、资源分配等。
 命令分解模块：负责服务器命令的分解、应答等。
 数据分块重组模块：负责服务器数据的分块和底层数据的重组。
 缓存管理：负责命令及数据缓存的分配、聚散、释放等。
 I/O调度模块：负责上层与底层I/O命令的并行、流水调度等。
 校验信息计算模块：负责校验信息的计算。
 数据重构模块：负责降级模式下的数据提供。
 数据恢复模块：负责磁盘出错时的数据自动恢复。
 RCR模块：实现RAID Cache RAID功能，提供阵列性能。

    仅仅控制器是远远不够的，还要辅以下列系统设计方法，方可构建一个高可用的存储系统：

    采用模块化技术，研究开发磁盘阵列的磁盘子系统、控制器、电源、结构件、连接件等模块，并在存储设备内部采用无电缆连接技术，提高系统的集成度和可靠度。

    采用全冗余热拔插技术，实现存储设备模块内主要工作子系统，例如散热子系统、电源子系统、控制器子系统的容错能力，提高可用性。

    采用结构一体化设计技术，为存储设备和整个海量存储系统提供足够的散热能力，提高系统的稳定性和可靠性；合理的结构设计，将保证电源、风扇、硬盘、控制器模块的无电缆连接，并保证冗余热拔插功能的实现。