外置及共享硬盤(pán)的高速緩存

外置及共享硬盤(pán)的高速緩存??
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??? 緩存（Cache memory）是硬盤(pán)控制器上的一塊內(nèi)存芯片，具有極快的存取速度，它是硬盤(pán)內(nèi)部存儲(chǔ)和外界接口之間的緩沖器。由于硬盤(pán)的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸速度和外界介面?zhèn)鬏斔俣炔煌?，緩存在其中起到一個(gè)緩沖的作用。緩存的大小與速度是直接關(guān)系到硬盤(pán)的傳輸速度的重要因素，能夠大幅度地提高硬盤(pán)整體性能。當(dāng)硬盤(pán)存取零碎數(shù)據(jù)時(shí)需要不斷地在硬盤(pán)與內(nèi)存之間交換數(shù)據(jù)，如果有大緩存，則可以將那些零碎數(shù)據(jù)暫存在緩存中，減小外系統(tǒng)的負(fù)荷，也提高了數(shù)據(jù)的傳輸速度。

　　硬盤(pán)的緩存主要起三種作用：一是預(yù)讀取。當(dāng)硬盤(pán)受到CPU指令控制開(kāi)始讀取數(shù)據(jù)時(shí)，硬盤(pán)上的控制芯片會(huì)控制磁頭把正在讀取的簇的下一個(gè)或者幾個(gè)簇中的數(shù)據(jù)讀到緩存中（由于硬盤(pán)上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)是比較連續(xù)的，所以讀取命中率較高），當(dāng)需要讀取下一個(gè)或者幾個(gè)簇中的數(shù)據(jù)的時(shí)候，硬盤(pán)則不需要再次讀取數(shù)據(jù)，直接把緩存中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絻?nèi)存中就可以了，由于緩存的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于磁頭讀寫(xiě)的速度，所以能夠達(dá)到明顯改善性能的目的；二是對(duì)寫(xiě)入動(dòng)作進(jìn)行緩存。當(dāng)硬盤(pán)接到寫(xiě)入數(shù)據(jù)的指令之后，并不會(huì)馬上將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到盤(pán)片上，而是先暫時(shí)存儲(chǔ)在緩存里，然后發(fā)送一個(gè)“數(shù)據(jù)已寫(xiě)入”的信號(hào)給系統(tǒng)，這時(shí)系統(tǒng)就會(huì)認(rèn)為數(shù)據(jù)已經(jīng)寫(xiě)入，并繼續(xù)執(zhí)行下面的工作，而硬盤(pán)則在空閑（不進(jìn)行讀取或?qū)懭氲臅r(shí)候）時(shí)再將緩存中的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到盤(pán)片上。雖然對(duì)于寫(xiě)入數(shù)據(jù)的性能有一定提升，但也不可避免地帶來(lái)了安全隱患——如果數(shù)據(jù)還在緩存里的時(shí)候突然掉電，那么這些數(shù)據(jù)就會(huì)丟失。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，硬盤(pán)廠(chǎng)商們自然也有解決辦法：掉電時(shí)，磁頭會(huì)借助慣性將緩存中的數(shù)據(jù)寫(xiě)入零磁道以外的暫存區(qū)域，等到下次啟動(dòng)時(shí)再將這些數(shù)據(jù)寫(xiě)入目的地；第三個(gè)作用就是臨時(shí)存儲(chǔ)最近訪(fǎng)問(wèn)過(guò)的數(shù)據(jù)。有時(shí)候，某些數(shù)據(jù)是會(huì)經(jīng)常需要訪(fǎng)問(wèn)的，硬盤(pán)內(nèi)部的緩存會(huì)將讀取比較頻繁的一些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在緩存中，再次讀取時(shí)就可以直接從緩存中直接傳輸。

　　緩存容量的大小不同品牌、不同型號(hào)的產(chǎn)品各不相同，早期的硬盤(pán)緩存基本都很小，只有幾百KB，已無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。2MB和8MB緩存是現(xiàn)今主流硬盤(pán)所采用，而在服務(wù)器或特殊應(yīng)用領(lǐng)域中還有緩存容量更大的產(chǎn)品，甚至達(dá)到了16MB、64MB等。

　　大容量的緩存雖然可以在硬盤(pán)進(jìn)行讀寫(xiě)工作狀態(tài)下，讓更多的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在緩存中，以提高硬盤(pán)的訪(fǎng)問(wèn)速度，但并不意味著緩存越大就越出眾。緩存的應(yīng)用存在一個(gè)算法的問(wèn)題，即便緩存容量很大，而沒(méi)有一個(gè)高效率的算法，那將導(dǎo)致應(yīng)用中緩存數(shù)據(jù)的命中率偏低，無(wú)法有效發(fā)揮出大容量緩存的優(yōu)勢(shì)。算法是和緩存容量相輔相成，大容量的緩存需要更為有效率的算法，否則性能會(huì)大大折扣，從技術(shù)角度上說(shuō)，高容量緩存的算法是直接影響到硬盤(pán)性能發(fā)揮的重要因素。更大容量緩存是未來(lái)硬盤(pán)發(fā)展的必然趨勢(shì)。