MySQL Hardware--RAID卡BBU Learn Cycle

RAID卡缓存策略

不同的RAID卡缓存策略对IO的性能影响较大，常见的策略有：

1、写操作策略，可设置为WriteBack或WriteThrough

WriteBack：进行写操作时，将数据写入RAID卡缓存，并直接返回，RAID卡控制器将在系统负载低或者Cache满了的情况下把数据写入硬盘。该设置会大大提升RAID卡写性能，绝大多数的情况下会降低系统IO负载。 数据的可靠性由RAID卡的BBU(Battery Backup Unit)进行保证。
WriteThrough: 数据写操作不使用缓存，数据直接写入磁盘。RAID卡写性能下降，在大多数情况下该设置会造成系统IO负载上升。

2、读操作策略，可选参数：ReadAheadNone, ReadAdaptive, ReadAhead。

ReadAheadNone: 不开启预读。这是默认的设置
ReadAhead: 在读操作时，预先把后面顺序的数据加载入Cache，在顺序读取时，能提高性能，相反会降低随机读的性能。
ReadAdaptive: 自适应预读，当Cache memory和IO空闲时，采取顺序预读，平衡了连续读性能及随机读的性能，需要消耗一定的计算能力。

3、缓存策略，可选参数： Direct, Cached

Direct: Direct IO模式，读操作不缓存到cache memory中，数据将同时传输到controller cache中和应用系统中，如果接下来要读取相同的数据块，则直接从controller cache中获取. Direct IO是默认的设置
Cached: Cached IO模式，所有读操作都会缓存到cache memory中。

4、BBU不可用时策略，可选参数： Write Cache OK if Bad BBU 和No Write Cache if Bad BBU

No Write Cache if Bad BBU: 如果BBU出问题，则关闭Write Cache。由WriteBack自动切换到WriteThrough模式。如果没有特殊要求，强烈建议采用该设置，以确保数据的安全。
Write Cache OK if Bad BBU: 如果BBU出问题，依然启用Write Cache. 这是不推荐的设置，BBU出问题将无法保证断电情况下数据的正常，如果此时依然采用WriteBack模式，遇到断电将发生数据丢失。除非有UPS作额外保证，不然不推荐采用这个设置。

查看MegaSAS RAID卡的Cache策略

##查看MegaSAS RAID卡的Cache策略
/usr/local/sbin/MegaCli -LDInfo -Lall -aALL

输出结果为：

Adapter 0 -- Virtual Drive Information:
Virtual Drive: 0 (Target Id: 0)
Name                :
RAID Level          : Primary-5, Secondary-0, RAID Level Qualifier-3
Size                : 1.633 TB
Sector Size         : 512
Parity Size         : 278.875 GB
State               : Optimal
Strip Size          : 64 KB
Number Of Drives    : 7
Span Depth          : 1
Default Cache Policy: WriteBack, ReadAdaptive, Direct, Write Cache OK if Bad BBU
Current Cache Policy: WriteBack, ReadAdaptive, Direct, Write Cache OK if Bad BBU
Default Access Policy: Read/Write
Current Access Policy: Read/Write
Disk Cache Policy   : Disk's Default
Encryption Type     : None
Default Power Savings Policy: Controller Defined
Current Power Savings Policy: None
Can spin up in 1 minute: Yes
LD has drives that support T10 power conditions: Yes
LD's IO profile supports MAX power savings with cached writes: No
Bad Blocks Exist: No
Is VD Cached: Yes
Cache Cade Type : Read Only

BBU Learn Cycle
BBU由锂离子电池和电子控制电路组成。 锂离子电池的寿命取决于其老化程度，从出厂之后，无论它是否被充电及它的充放电次数多与少，锂离子电池的容量将慢慢的减少。这意味着一个老电池无法像新电池那么持久。 也就决定了BBU的相对充电状态(Relative State of Charge)不会等于绝对充电状态(Absolute State of Charge)。

为了记录电池的放电曲线，以便控制器了解电池的状态，例如最大和最小电压等，同时为了延长电池的寿命，默认会启用自动校准模式(AutoLearn Mode). 在learn cycle期间, raid卡控制器不会启用BBU直到它完成校准。整个过程可能需要高达12小时。这个过程中，会禁用WriteBack模式，以保证数据完整性，同时会造成性能的降低. 整个Learn Cycle分为三个步骤:
1、控制器把BBU电池充满电(该步骤可能是放电后充电或直接充电，如果电池刚好满电，则直接进入第二阶段)
2、开始校准, 对BBU电池执行放电
3、放电完成后，完成校准，并重新开始充电， 直接达到最大电量， 整个Learn Cycle才算完成
注意: 如果第二或第三阶段被中断，重新校准的任务会停止，而不会重新执行

IBM的服务器默认设置是30天执行一次Learn Cycle, 而DELL是90天。不推荐关闭Auto Learn模式，通过这个校准，能延长电池寿命，不作电池校准的Raid卡，电池寿命将从正常的2年降为8个月

查看RAID卡BBU属性设置：

##查看BBU设置
/usr/local/sbin/MegaCli -AdpBbuCmd -GetBbuProperties -aALL

禁用Auto-Learn模式的输出结果为：

BBU Properties for Adapter: 0

  Auto Learn Period: 90 Days
  Next Learn time: None  Learn Delay Interval:0 Hours
  Auto-Learn Mode: Disabled

输出结果含义：

Auto Learn Period: 自动校准间隔, 单位秒，IBM的服务器默认设置是30天执行一次Learn Cycle, 而DELL是90天。 该设置无法修改。
Next Learn time: 下一次自动校准的时间，从2000年1月1日算起的秒数，这个设置无法修改，根据上一次自动校准的完成时间加上自动校准间隔计算得来。该时间转化为实际时间时，需要加上RAID卡时间的误差，部分RAID卡时间转成GMT时间后，依然是错误的。
Learn Delay Interval: 自动校准启动后的延迟时间，单位小时，最大设置为7天。该设置只针对下次Learn Cycle，下次Learn Cycle完成后，该值将自动归零。
Auto-Learn Mode: 是否打开自动校准模式

查看RAID卡BBU状态：

## 查看当前BBU状态
/usr/local/sbin/MegaCli -AdpBbuCmd -GetBbuStatus -aALL

正常输出结果为：

BBU status for Adapter: 0

BatteryType: BBU
Voltage: 3913 mV
Current: 0 mA
Temperature: 75 C
Battery State: Optimal
BBU Firmware Status:

  Charging Status              : None
  Voltage                                 : OK
  Temperature                             : OK
  Learn Cycle Requested	                  : No
  Learn Cycle Active                      : No
  Learn Cycle Status                      : OK
  Learn Cycle Timeout                     : No
  I2c Errors Detected                     : No
  Battery Pack Missing                    : No
  Battery Replacement required            : No
  Remaining Capacity Low                  : No
  Periodic Learn Required                 : No
  Transparent Learn                       : No
  No space to cache offload               : No
  Pack is about to fail & should be replaced : No
  Cache Offload premium feature required  : No
  Module microcode update required        : No

BBU GasGauge Status: 0x0828 
Relative State of Charge: 91 %
Charger Status: Unknown
Remaining Capacity: 410 mAh
Full Charge Capacity: 451 mAh
isSOHGood: Yes

Exit Code: 0x00

输出结果含义：

Charging Status: 当前电池处于什么状态，有Charging, Discharging, None等值，分别代表电池充电，放电，及没有充放电操作的状态
Learn Cycle Requested: Learn Cycle请求，当为Yes时，并且下面的Learn Cycle Active为No, 说明已经开始了Learn Cycle的第一阶段, 此时策略开始变为WriteThrough, 电池将经历一个放电后充电或者充电的过程
Learn Cycle Active： 是否处于Learn Cycle的校准阶段，如果为Yes, 则进入了Learn Cycle的第二阶段，控制器开始校准电池.
Battery Replacement required: 电池是否需要维修，如果为Yes, 请尽快更换电池
Remaining Capacity Low: 剩余电容量低， 如果为Yes, 需要更换电池

当RAID卡写操作策略自动从WriteBack切换为WriteThrough时，可能情况有：

1、BBU损坏

2、BBU正在进行充放电

3、BBU准备进入充放电状态

BBU设置中只有Learn Delay Interval和Auto-Learn Mode两项可以进行设置，Auto-Learn Mode选项不推荐关闭，而Learn Delay Interval最大仅能设置为7天，因此很难通过修改BBU设置来将BBU充放电操作避开业务高峰期。

为避免BBU充放电操作在业务高峰期运行，可以采用以下方式：
1、在非业务高峰期强制启动Learn Cycle，使下一次Learn Cycle错过高峰期。

##强制启动Learn Cycle操作
/usr/local/sbin/MegaCli -AdpBbuCmd -BbuLearn -aALL

2、将自动充放电模式修改为手动，然后在非业务高峰期手动触发。

## 修改Auto-Learn Mode
## 1为Disable, 0为Enable, 从Disable切换到Enable时，Relearn操作会立刻执行
echo 'autoLearnMode=1' >/tmp/megaraid.conf
/usr/local/sbin/MegaCli -AdpBbuCmd -SetBbuProperties -f /tmp/megaraid.conf -aAll


## 确认是否生效
/usr/local/sbin/MegaCli -AdpBbuCmd -GetBbuProperties -aALL

在BBU充电期间，可以将写策略从WriteThrough强制修改为WriteBack，保证IO性能：

## 强制在BBU损坏时使用Cache
/usr/local/sbin/MegaCli -LDSetProp CachedBadBBU -Lall -aALL

## 强制使用WriteBack写策略
/usr/local/sbin/MegaCli -LDSetProp WB -Lall -aALL 

##查看MegaSAS RAID卡的Cache策略
/usr/local/sbin/MegaCli -LDInfo -Lall -aALL

参考资料：
http://lists.us.dell.com/pipermail/linux-poweredge/2006-May/025738.html
http://www.cnblogs.com/ylqmf/archive/2013/02/28/2936895.html