write-through與write-back的區別

1 概覽
Cache寫機制分爲write through和write back兩種。
Write-through: Write is done synchronously both to the cache and to the backing store.
Write-back (or Write-behind) : Writing is done only to the cache. A modified cache block is written back to the store, just before it is replaced.
Write-through（直寫模式）在數據更新時，同時寫入緩存Cache和後端存儲。此模式的優勢是操做簡單；缺點是由於數據修改須要同時寫入存儲，數據寫入速度較慢。
Write-back（回寫模式）在數據更新時只寫入緩存Cache。只在數據被替換出緩存時，被修改的緩存數據纔會被寫到後端存儲。此模式的優勢是數據寫入速度快，由於不須要寫存儲；缺點是一旦更新後的數據未被寫入存儲時出現系統掉電的狀況，數據將沒法找回。

2 Write-misses寫缺失的處理方式
對於寫操做，存在寫入緩存缺失數據的狀況，這時有兩種處理方式：
Write allocate (aka Fetch on write) – Datum at the missed-write location is loaded to cache, followed by a write-hit operation. In this approach, write misses are similar to read-misses.
No-write allocate (aka Write-no-allocate, Write around) – Datum at the missed-write location is not loaded to cache, and is written directly to the backing store. In this approach, actually only system reads are being cached.
Write allocate方式將寫入位置讀入緩存，而後採用write-hit（緩存命中寫入）操做。寫缺失操做與讀缺失操做相似。
No-write allocate方式並不將寫入位置讀入緩存，而是直接將數據寫入存儲。這種方式下，只有讀操做會被緩存。
不管是Write-through仍是Write-back均可以使用寫缺失的兩種方式之一。只是一般Write-back採用Write allocate方式，而Write-through採用No-write allocate方式；由於屢次寫入同一緩存時，Write allocate配合Write-back能夠提高性能；而對於Write-through則沒有幫助。

2.1 處理流程圖
Write-through模式處理流程：A Write-Through cache with No-Write Allocation

Write-back模式處理流程：A Write-Back cache with Write Allocation

3 Write Through和Write Back
Write Through和Write Back是陣列卡Cache的兩種使用方式，也稱爲透寫和回寫。當選用write through方式時，系統的寫磁盤操做並不利用陣列卡的Cache，而是直接與磁盤進行數據的交互。而write Back方式則利用陣列Cache做爲系統與磁盤間的二傳手，系統先將數據交給Cache，而後再由Cache將數據傳給磁盤。在配置陣列的時候，若是不是很清楚的話，默認就能夠了，系統會根據磁盤類型進行默認設置。生產環境中的配置要根據具體的業務類型及環境進行配置，好比：若是有外置UPS電源，選Write Back，若是沒有外置電源，而且對數據安全性要求很高，不要求過高性能，就選Write Through。

4 Write caching 或 write-through
write-through意思是寫操做根本不使用緩存。數據老是直接寫入磁盤。關閉寫緩存，可釋放緩存用於讀操做。（緩存被讀寫操做共用）
Write caching能夠提升寫操做的性能。數據不是直接被寫入磁盤；而是寫入緩存。從應用程序的角度看，比等待完成磁盤寫入操做要快的多。所以，能夠提升寫性 能。由控制器將緩存內未寫入磁盤的數據寫入磁盤。表面上看，Write cache方式比write-through方式的讀、寫性能都要好，可是也要看磁盤訪問方式和磁盤負荷了。
write- back（write cache）方式一般在磁盤負荷較輕時速度更快。負荷重時，每當數據被寫入緩存後，就要立刻再寫入磁盤以釋放緩存來保存將要寫入的新數據，這時若是數據直 接寫入磁盤，控制器會以更快的速度運行。所以，負荷重時，將數據先寫入緩存反而會下降吞吐量。

4.1 Starting and stopping cache flushing levels
這兩個設置影響控制器如何處理未寫入磁盤的緩存內數據，而且只在write-back cache方式下生效。緩存內數據寫入磁盤稱爲flushing.你能夠配置Starting and stopping cache flushing levels值，這個值表示佔用整個緩存大小的百分比。當緩存內未寫入磁盤的數據達到starting flushing value時，控制器開始flushing（由緩存寫入磁盤）。當緩存內未寫入磁盤數據量低於stop flush value時，flushing過程中止。控制器老是先flush舊的緩存數據。緩存內未寫入數據停留超過20秒鐘後被自動flushing.
典型的start flushing level是80%。一般狀況下，stop flushing level也設置爲80%。也就是說，控制器不容許超過80%的緩存用於write-back cache,但仍是儘量保持這一比例。若是你使用此設置，能夠在緩存內存更多的未寫入數據。這有利於提升寫操做的性能，可是要犧牲數據保護。若是要獲得 數據保護，你可使用較低的start and stop values。經過對這兩個參數的設置，你能夠調整緩存的讀、寫性能。經測試代表，使用接近的start and stop flushing levels時性能較好。若是stop level value遠遠低於start value，在flushing時會致使磁盤擁塞。
4.2 Cache block size
這個值指緩存分配單元大小，能夠是4K或16K。選擇合適的值，能夠明顯的改善緩存使用性能。
如 果應用程序更多時候訪問小於8K的數據，而將cache block size設置爲16K，每次訪問僅使用一部分cache block。在16K的cache block里老是存儲8K或更小的數據，意味着只有50%的緩存容量被有效使用，使性能降低。對於隨機I/O和小數據塊的傳送，4K比較合適。另外一方面， 若是是連續I/O 並使用大的segment size，最好選擇16K。大的cache block size意味着cache block數量少並可縮短緩存消耗延時。另外，對於一樣大小的數據，cache block size大一些，須要的緩存數據傳送量更小。
4.3 其餘相關說明：
保護內存裏的數據
備援電池的功能是確保萬一當主電源故障或忽然斷電時內存裏的數據不流失，所以如何確保備援電池的正常運行就顯得格外重要。備援電池在2種狀況下，系統視 爲沒法正常運行以保護內存裏的數據。一是壞掉的時候，背板的LED燈將亮起紅燈。一是電池充電的時候，背板的LED燈將亮起黃燈。備援電池的使用壽命是根 據充電的次數及電力釋放的週期而變化的，這取決於用戶自己對盤陣的使用狀況，通常而言咱們建議最好在盤陣使用了12個月以後更換備援電池模塊（BBU）。 備援電池在正常狀況下充滿電的時候是3.5V，當其電力降至2.7V的時候將自動進入充電狀態，此時系統由於保護內存數據不流失的電力消失，自動地將數據 的寫入切換成「Write-Through」模式；當充完電後，又自動切換回「Write-Back」模式。這個動做是在事件啓動裝置（Event Trigger）功能來執行的，在安裝管理軟件的時候，事件啓動裝置對備援電池的管理初始值是打開的（Enable）。若是你沒有更改過初始設置，那麼上 述的動做就會正常的運行。若是備援電池已經壞掉，不能正常保護內存裏的數據時，而事件啓動裝置對備援電池的管理是設定在關閉的狀態下，咱們建議你手動將數 據寫入模式更改成「Write-Through」模式，以避免數據寫入沒有電力保護的內存中而主電源故障或忽然斷電時，這些正在寫入的數據就遺失了。
減小延遲
當關閉內存「Write-Back」功能時就進入了「Write-Through」的模式，這時候主機數據是不會寫入內存而直接寫入硬盤的。在 「Write-Through」模式下，全部的硬盤將與其相關的主機以適當的方式存取數據塊，而大多數的時候硬盤處於接受寫命令的狀態。此時盤陣只要從主 機接收到寫入的命令，硬盤的讀寫頭就會去尋找讀寫的位置，並等待硬盤處於可寫入的狀態，這個等待的現象就是所謂的延遲（Latency Time)，而硬盤常常處於等待寫入的狀態，增長了延遲的時間，不但縮短硬盤的使用壽命，而且系統也比較耗電。當打開內存的「Write-Back」功能 時，從主機寫入硬盤的數據先被寫在內存裏，在內存寫滿數據時盤陣控制器會將存在於內存的數據大量地寫入硬盤。這個內存「Write-Back」的模式將主 機寫入的命令以寫入內存來取代，能夠大幅減小硬盤延遲的時間，而且相較於「Write-Through」模式，在大多數的時候提供更佳的寫入政策。

5 這兩種模式須要在配置陣列卡的配置
注意：若是陣列卡支持回寫的話，默認就是此策略，不須要單獨設置。不支持的回寫話，默認只能是直寫了
5.1 配置步驟（若是想單獨配置的話，能夠參考以下）
crtl+R進入raid配置模式
在作raid的時候選擇高級，而後進入以下配置

注意：此機器爲R630的機器，raid卡爲PERC H330 Mimi沒有陣列卡的緩存功能，所以有會寫的選項，只有直寫。
dell的R730的機器，陣列卡爲PERC H730P Mini (嵌入式) 就支持回寫，若是支持回寫話，作raid時候，默認會選擇回寫的，不須要單獨選擇

5.2 附支持回寫的陣列卡的默認截圖