RAID在数据库存储上的应用解析

作者:课课家教育更新于： 2017-04-01 15:28:28

　　大家一定对RAID不陌生了吧，但让RAID怎么应用在数据库上，我想大多数人还是不知道的，今天课课家就来刻大家分享一下，不明白的小伙伴要认真阅读哦~

     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（RedundantArraysofInexpensive/IndependentDisks，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(DataStripping)，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，RAID0的速度是最快的，但是RAID0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。

　　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)

　　技术特点

　　RAID数据恢复是维实的技术特色之一。通过引进国外最新RAID专用权威工具，目前能够从底层原理进行分析重组拥有极高的成功率。针对双循环、RAID5ADG、RAID6等业界疑难问题，唯实已经取得很大的技术突破，并已成功恢复以下操作系统下的RAID磁盘阵列的数据WindowsNT4.0、Windows2000、Windows2003、Linux各个厂家的各种版本、UNIX各个厂家的各种版本。

　　服务器往往是数据集中存储和管理的地方，在存储容量、存储安全和存储速度上都有一定的优势，正是由于这个优势，一个单位往往用服务器存储极其重要的数据，一旦服务器的数据丢失给用户带来的损失也非常惨重。

　　北京中关村数据恢复中心专业从事数据恢复领域的产品开发与技术服务。

　　北京中关村数据恢复中心自主研发RAID服务器分析程序RAID3000;同时针各种RAID技术、开盘技术Mac,Linux、Unix、Solaris,SCOUnix,Hp,Unix,SQL数据库,Oracle数据库等技术有相当的研究。

　　2.RAID1

　　RAID1也就是常说的数据镜像(DataMirroring)，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。

　　3.RAID5

　　RAID5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。

　　RAID5可以理解为是RAID0和RAID1的折衷方案，有和RAID0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。

　　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；

　　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。

　　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：DiskSize*N

　　RAID1的空间：(DiskSize*N)/2

　　RAID5的空间：((N-1)/N)*(DiskSize*N)=(N-1)*DiskSize

　　RAID10的空间：(DiskSize*N/2)/2+(DiskSize*N/2)/2=(DiskSize*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：

　　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:justabunchofdisks)的存储来说，10块175IOPS的磁盘的总IOPS就是10*175=1750IOPS。

　　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：

　　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175IOPS的磁盘为例：

　　50%*用户总IO请求数+N*(50%*用户总IO请求数)=175IOPS*10

　　以RAID1为例，那么N=2，上式变为：1.5*用户总IO请求数=1750IOPS

　　用户总IO请求数=1167IOPS

　　这就是10块175IOPS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175IOPS的磁盘，做RAID1，系统读写比例为60%:40%，系统需要达到2000IOPS

　　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2000IOPS，RAID1需要配置16块175IOPS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SQLServer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，SQLServer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、SQLServer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。

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