RAID在数据库存储上的应用

御弟哥哥 等级 396 0 0

随着单块磁盘在数据安全、性能、容量上呈现出的局限,磁盘阵列(Redundant Arrays of Inexpensive/Independent Disks,RAID)出现了,RAID把多块独立的磁盘按不同的方式组合起来,形成一个磁盘组,以获得比单块磁盘更高的数据安全、性能、容量。

一. 常见的RAID 级别
RAID有RAID0~RAID7几种级别,另外还有一些复合的RAID模式,比如:RAID10、RAID01、RAID50、RAID53。

常用的RAID模式有RAID0、RAID1、RAID5、RAID10。

1. RAID0
RAID0也就是常说的数据条带化(Data Stripping),数据被分散存放在阵列中的各个物理磁盘上,需要2块及以上的硬盘,成本低,性能和容量随硬盘数递增,在所有的RAID级别中,RAID 0的速度是最快的,但是RAID 0没有提供冗余或错误修复能力,如果一个磁盘(物理)损坏,则所有的数据都无法使用。
RAID在数据库存储上的应用
对于有容灾模式的RAID阵列,某块磁盘损坏时,只要换上新的硬盘即可,阵列系统会自动同步数据到新的硬盘。(不支持热插拔的话,需要先关机再开机)

2. RAID1
RAID1也就是常说的数据镜像(Data Mirroring),2块及以上的硬盘(偶数个),被分为2组,数据在每组磁盘中各有一份,若其中一组有磁盘损坏,另一组可以保证数据访问不会中断。RAID1同RAID0一样,有很好的读取速度,但是写的速度,有所下降。

RAID在数据库存储上的应用

3. RAID5
RAID 5 是一种数据安全、性能、容量、成本、可行性都相对兼顾的解决方案,正因此,类似的RAID2、RAID3、RAID4、RAID6很少得以实际应用。
RAID5需要3块及以上的硬盘, 它不是对存储的数据直接进行备份,而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成阵列的各个磁盘上,简单来说就是:任意坏掉一块盘时,另外的N-1块盘可以利用奇偶校验信息,把这块坏掉的磁盘上的数据恢复出来。
RAID 5可以理解为是RAID 0和RAID 1的折衷方案,有和RAID 0相近似的数据读取速度,有比RAID1低的容灾能力(RAID5只允许一块磁盘损坏),因为多了奇偶校验信息,写入数据的速度比RAID1慢。

RAID在数据库存储上的应用

4. RAID10
RAID10,名称上便可以看出是RAID0与RAID1的结合体,显然需要至少4块磁盘。不过,先RAID0后RAID1,还是先RAID1后RAID0,是不一样的。

RAID01,是先做RAID0,然后对2组RAID0再做RAID1,假设此时某个RAID0坏掉一块磁盘,这个RAID0随即不可用,所有的IO全部指向剩下的那个RAID0;

RAID在数据库存储上的应用

RAID10,是先做RAID1,然后对2组RAID1再做RAID0,假设此时某个RAID1坏掉一块磁盘,当前RAID1仍然能提供服务,并且另一个RAID1也同时可以坏掉一块磁盘。
RAID在数据库存储上的应用
所以,我们通常选择RAID10,而不是RAID01。

5. 不同RAID级别的读写性能
假设都用4块磁盘,RAID0,RAID1,RAID5,RAID10在多线程/多CPU情况下,都可以同时读取多块磁盘,读的性能都很不错;
写的性能(IOPS)依次递减,大致是:RAID0 > RAID10 > RAID1 > RAID5。

二. RAID的空间计算
在做RAID时,通常选择统一规格的磁盘,如果真的有不同空间大小、不同读写速度的磁盘,阵列系统会以空间小、速度低的为标准,空间大、速度高的磁盘向下兼容。比如:100G,50G的2块磁盘做RAID0,得到的空间为50G*2 = 100G。

RAID的空间计算公式:
RAID0的空间:Disk Size * N
RAID1的空间:(Disk Size * N)/2
RAID5的空间:((N-1)/N) * (Disk Size * N) = (N-1) * Disk Size
RAID10的空间:(Disk Size * N/2)/2 + (Disk Size * N/2)/2 = (Disk Size * N)/2

假设都用4块磁盘,每块磁盘都为100G
RAID0的空间:100G * 4 = 400G
RAID1的空间:(100G * 4)/2 = 200G
RAID5的空间:(4-1) * 100G = 300G
RAID10的空间: (100G * 4)/2 = 200G

三. RAID的IOPS计算
1. 单块硬盘的IOPS是固定的
关于单块磁盘IOPS的计算,在_” **0. 磁盘读写与数据库的关系**”_中有详细的方法,但通常这个值是相对固定的,不需要重复计算,参考如下:
RAID在数据库存储上的应用
可以发现,同样转数,不同型号的单块磁盘,IOPS都维持在一个类似的数量级。

2. RAID的IOPS计算
有了单块磁盘的IOPS,那么多块磁盘的IOPS计算就很简单了,比如,对于RAID0或者单纯串联磁盘(JBOD: just a bunch of disks)的存储来说,10块175 IOPS的磁盘的总IOPS就是10*175 = 1750 IOPS。
但是对于其他RAID级别并不是这样,因为RAID有多次写IO的开销存在,简单来说就是:对RAID发起一次写IO,RAID内部会有不止一次的写IO发生,RAID内部的IO开销如下:
RAID在数据库存储上的应用
从图中得到公式:用户读IO+N*用户写IO = 总IOPS (N就是RAID内部的IO开销次数)

假设用户读写请求各一半(50%),同样还是以10块175 IOPS的磁盘为例:
50% * 用户总IO请求数 + N * (50% * 用户总IO请求数) = 175 IOPS * 10

以RAID1为例,那么N = 2,上式变为:1.5 *用户总IO请求数 = 1750 IOPS
用户总IO请求数 = 1167 IOPS
这就是10块175 IOPS的磁盘做了RAID1,所能提供的IOPS。

3. RAID的IOPS计算在现实中的应用
在实际使用中,我们通常不是计算现有RAID的IOPS,而是反过来:选择好磁盘规格,RAID模式,测试出系统的读写比例,系统需要达到的IOPS,然后看看,需要多少块硬盘来完成阵列,才能达到这样的IOPS需求?

假设:选择了175 IOPS的磁盘,做RAID1,系统读写比例为60%:40%,系统需要达到2000 IOPS
问:要配置多少块这样规格的硬盘?

把上面的公式改为通用公式:
reads * Workload_IOPS + writes_impact * (writes * Workload_IOPS) = 175 * M
60% * 2000 + 2 * (40% * 2000) = 175 * M
M = 16 (也就是说,要达到指定的2000 IOPS,RAID1需要配置16块175 IOPS的磁盘)

可能有人会觉得,系统的读写请求比例,系统需要达到多少IOPS,并不知道,如果没有前期测试的话,那么只能根据经验来估测了。

四. RAID在数据库存储上的应用
以SQL Server数据库为例,看下不同的RAID级别适用于什么场景:
RAID0,由于没有容灾机制,很少被单独使用。
有人提到过tempdb可以放在RAID0,因为tempdb不用担心丢数据,事实上tempdb故障了,SQL Server是不能正常运行的,所以这么做是不推荐的,建议把tempdb当成用户数据库来对待;

RAID1,操作系统、SQL Server实例、日志文件;
RAID5,数据文件,备份文件;
RAID10,所有类型都适用,不过考虑成本,通常不会全部使用RAID10。

收藏
评论区

相关推荐

30分钟带你了解Web工程师必知的Docker知识
前言 笔者之前和朋友一直在讨论web技术方向的话题,也一直想了解web运维方面的知识,所以特意请教了一下我的朋友老胡,他对web运维和后端技术有非常多的实战经验,所以在本
运维监控系统——Zabbix简介
前言对于运维人员来说,监控是非常重要的,因为如果想要保证线上业务整体能够稳定运行,那么我们则需要实时关注与其相关的各项指标是否正常,而一个业务系统的背后,往往存在着很多的服务器、网络设备等硬件资源,如果我们想要能够更加方便的、集中的监
运维安全-信息安全
本文转自 ,如有侵权,请联系删除。
运维,关于监控的那些事,你有必要了解一下
作者 | 乔克 来源 | 运维开发故事监控是整个运维以及产品整个生命周期最重要的一环,它旨在事前能够及时预警发现故障,事中能够结合监控数据定位问题,事后能够提供数据用于分析问题。一、监控的目的监控贯穿应用的整个生命周期。即从程序设计、开发、部署、下线。其主要的服务对象有: 技术 业务 技术通过监控系统可以了解技术的环
iOS开发:后台运行以及保持程序在后台长时间运行
第一部分 1.先说说iOS 应用程序5个状态:停止运行应用程序已经终止,或者还未启动。不活动应用程序处于前台但不再接收事件(例如,用户在app处于活动时锁住了设备)。活动app处于“使用中”的状态。后台app不再屏幕上显示,但它仍然执行代码。挂起app仍然驻留内存但不再执行代码。按下Home键时,app从活动状态转入后台,绝大部分app通
数据库运维做些什么?
一. 数据库生命周期 结合软件生命周期、项目的开展,数据库的生命周期大致可分为这么几个阶段。 (https://imghelloworld.osscnbeijing.aliyuncs.com/8552b8c2942bb8ce23
RAID在数据库存储上的应用
随着单块磁盘在数据安全、性能、容量上呈现出的局限,磁盘阵列(Redundant Arrays of Inexpensive/Independent Disks,RAID)出现了,RAID把多块独立的磁盘按不同的方式组合起来,形成一个磁盘组,以获得比单
DevOps简介
DevOps 是一个完整的面向IT运维的工作流,以 IT 自动化以及持续集成(CI)、持续部署(CD)为基础,来优化程式开发、测试、系统运维等所有环节。DevOps的概念DevOps一词的来自于Development和Operations的组合,突出重视软件开发人员和运维人员的沟通合作,通过自动化流程来使得软件构建、测试、发布更加快捷、频繁和可靠。
DevOps概述
DevOps概述DevOps(Development和Operations的组合词)是一组过程、方法与系统的统称,用于促进开发(应用程序/软件工程)、技术运营(运维)、质量保障(测试)(QA)部门之间的沟通、协作与整合。随着业务复杂化和人员的增加,开发人员和运维人员逐渐演化成两个独立的部门,他们工作地点分离,工具链不同,业务目标也有差异,这使
DevOps与CICD的区别 及 docker、k8s的CICD思路
1\. DevOps简介DevOps 就是开发(Development)、测试(QA)、运维(Operations)这三个领域的合并。image.png为什么要合并这三个领域?主要是开发和运维的脱节。DevOps是一种思想、一组最佳实践、以及一种文化。DevOps落地实施,从组织架构、设计人员、流程、人员分工、人员技能到工具,变化
C语言中指针及其应用高级篇(用指针实现数组的扩增)
一、一级指针与一维数组把指针充当变量的用法,在C/C++的数据结构学习中广为应用,这种用法学习起来是比较简单的。先看代码。这里的代码,有string.h头文件包含的函数,和scanf,这两者在正常的写法中不用加“s”,这篇随笔所及代码的运行环境是Visual Studio2017,编译器会把scanf等函数增强,因此为了正常运行,会加上“s”.cdefine
Frida在windows上的玩法
一、目标frida玩了很久,andriod和ios下都玩的不错。不过飞哥其实是混windows出道的,那frida能不能分析winPE呢?今天介绍下Windows下的玩法,要点如下: Hook Windows Api 修改参数和返回值 主动调用Windows Api 二、步骤 打开心爱的MFC写个demo小程序,密码是 1234 ,输入正确提示 "密码正确"
运维大佬嘲笑我,这个你都不知道?
大家好,我是阿沐,一个喜欢分享技术而且爱好写散文的程序员。今天来给大家介绍一下info命令查看redis具体的详细信息讲解!起因是:前几年我在老家郑州实习面试(那个时候还没有毕业)的时候遇到面试官提问;面试官来于百度总部的工程师6年java开发经验+3年多的PHP开发经验,我在他的面前基本就是弟弟中的弟弟,虽然勉强通过入职了,但是却被运维无情地嘲笑,就因为组
手把手教你用Python打造一款属于你自己的个性二维码
/前言/ 在现代社会中,我们出行坐公交经常会看到二维码,支付宝微信收款也会有二维码扫一扫,那么这些二维码是怎样生成的了,今天我们不研究二维码的原理,只教大家如何制作属于自己的二维码。 /项目目标/ 自己用程序打造一款属于自己的个性二维码。 /项目准备/编辑器:sublime text 3    浏览器:360浏览器    模块:MyQR /实现步骤/
在Windows系统中愉快的运行Linux 系统
大家好,我是IT共享者,人称皮皮。前言 曾经的小编一直都是使用Windows系统,但是当很多人都在我耳边说,用Linux吧,Windows不行;当时不由得怒火朝天,不是因为我在用Windows,而是别人这样说不就等于说用WIndows的男人不行吗?这谁忍得住,要知道,一个男人最忌讳的就是别人说它不行,不管男人女人都不能说,就好比不能说女生胖啊,丑啊啥的,毕