Linux系统中利用SSD作为块设备缓存的完整方法

简单来说，SSD缓存的运作机制是：写入数据时先快速写入SSD，积累到一定量后再选择合适时机同步至普通机械硬盘；读取数据时，热数据直接从SSD中提取，速度明显提升。

目前业内主流的开源SSD缓存方案主要有两款：bcache与flashcache。

bcache需要编译较新版本的内核，部署门槛较高，配置过程也比较复杂，因此目前多见于测试环境。相比之下，flashcache最初由Facebook内部研发并随后开源，社区活跃度更高。目前已有开发者编译好了适用于RHEL 6的rpm包，在CentOS 6上可直接安装，使用更为便捷。本次测试我们选用flashcache进行初步性能验证。

测试环境

先交代一下当前使用的硬件配置：

• SSD盘（sdc）：4块160GB硬盘组成RAID 10，使用fio工具测得4K随机写的IOPS约为5433。
• 普通SAS盘（sdb）：2块146GB硬盘组成RAID 1，同样用fio测试4K随机写的IOPS约为447。

性能差距一目了然：SSD的IOPS是普通硬盘的十余倍。

初步测试结果同样直观：

• 4K随机写：在SSD缓存加速下，IOPS可达5014。
• 4K随机读：提升更为显著，IOPS达到45874。

Flashcache 安装与配置

这部分是实操步骤，请直接参考以下流程。

安装

在CentOS 6系统中，添加ELRepo源后，一条命令即可完成安装：

rpm --import http://elrepo.org/RPM-GPG-KEY-elrepo.org
rpm -Uvh http://elrepo.org/elrepo-release-6-5.el6.elrepo.noarch.rpm
yum install flashcache-utils kmod-flashcache

配置：用SSD为SAS盘提供缓存

创建缓存的主要命令是 flashcache_create。本例使用 -p back 参数，表示采用写回（WriteBack）模式。

flashcache_create -p back cachedev /dev/sdc /dev/sdb

执行后系统会显示缓存设备名称、模式及内存占用等信息。需要注意，flashcache的元数据可能占用较大内存，示例中提示需要约1192MB。

三种缓存模式

flashcache支持三种策略，可根据业务对数据安全性的要求灵活选择：

• Writethrough（写透模式）：最安全。数据同时写入SSD和普通硬盘。如果SSD的写入性能低于普通硬盘（老款SSD可能出现此情况），该模式反而会成为瓶颈。所有读取操作均能享受缓存加速。
• Writearound（写绕模式）：同样安全。写入操作直接绕过SSD，仅写入普通硬盘。只有当数据再次被读取时才会缓存到SSD。适用于写入请求少、读取请求频繁的场景。
• Writeback（写回模式）：性能最高，但风险也最大。数据仅先写入SSD，随后由后台策略逐步同步至普通硬盘。若SSD突然故障，尚未同步的数据将丢失。实测中该模式性能提升最为显著。

查看状态与使用

配置完成后，可通过 flashstat 命令实时查看缓存状态、命中率等关键信息。执行后将显示设备及详细的性能统计数据，重点关注 hit%（读命中率）和 whit%（写命中率）两列。

若一切正常，使用 fdisk -l /dev/mapper/cachedev 可看到一个新的混合设备，其容量与普通硬盘一致（本例为146.8GB）。

此后，/dev/mapper/cachedev 可当作普通块设备使用，例如在其上创建物理卷、卷组，再划分逻辑卷，操作方式与普通硬盘完全一致。

pvcreate /dev/mapper/cachedev
vgcreate ssdcachetest /dev/mapper/cachedev
lvcreate -L 100G -n ssdcache_test_lv1 ssdcachetest

如何拆除缓存

若需拆除缓存设备，请执行以下两步：

dmsetup remove cachedev
flashcache_destroy /dev/sdc

第一条命令用于从逻辑卷管理器中卸载缓存设备，第二条命令则清除SSD上的缓存元数据，使其恢复为普通硬盘。