MySQL与Linux交互与RAID充放电

 

MySQL磁盘随机读写：

执行CURD时，会从表空间中磁盘文件里读取数据，可能在随机的位置读取一个数据页到缓存，这就是磁盘随机读，性能比较差。

磁盘随机读关注IOPS和响应延迟：

• IOPS代表底层存储系统每秒可以执行多少次磁盘读写操作，IOPS越高，数据库并发能力越强。
• 磁盘读写操作的响应延迟对数据库性能影响很大，比如一个sql语句，磁盘要执行随机读操作加载多个数据页，此时每个磁盘随机读响应时间是50ms，那么可能导致sql执行要几百ms。如果是10ms，sql执行就只要100ms。

核心业务数据库推荐用SSD固态，随机读写并发能力和响应延迟比机械硬盘好得多，可以大幅度提升数据库的QPS和性能。

MySQL磁盘顺序读写：写redo log是磁盘顺序写，在磁盘日志文件中，一直在末尾追加日志。磁盘顺序写性能与内存随机读写性能差不多，更新语句时，必然会写入redo log，所以每秒可以读写磁盘的数据量的吞吐量指标，就是每秒可以写入多少redo log日志。

MySQL数据库与Linux存储系统交互：

　　MySQL实际是一套数据库管理软件，底层由磁盘存储数据，基于内存提升读写性能，在运行过程中，需要使用CPU、内存、磁盘和网卡等硬件，通过调用操作系统提供的接口，依托于操作系统来使用和运行，Linux操作系统负责底层硬件的操作。

Linux存储系统分为VFS层，文件系统层，Page Cache缓存层，通用Block层，IO调度层，Block设备驱动层，Block设备层。Linux利用这套系统管理机器上的机械硬盘，SSD固态等存储设备，执行读写数据。Linux存储系统的底层原理如下：

RAID存储架构：

• 数据库部署在机器上，都是搭建的RAID存储架构，即磁盘冗余阵列。服务器如果就一块磁盘，容量不够的话就需要多弄几块，当多个磁盘存在时，如何存放数据，RAID就是用来管理机器里多块磁盘的一种磁盘阵列技术。读写数据时，告知需要在哪块磁盘读写数据。
• 当一批数据在RAID的一块磁盘中，此时磁盘坏了，无法读取，为了防止数据丢失，RAID通过数据冗余机制，将数据进行备份。
• 服务器使用多块磁盘组成RAID阵列时，会有一个RAID卡，这个卡带有缓存，类似基于内存存储。一般RAID的缓存模式为write back，所有写入磁盘阵列的数据，会先缓存再RAID卡的缓存中，后续慢慢写入到磁盘阵列，写缓冲机制，可以大幅度提升数据库磁盘写性能。

RAID的电池充电放电：

• 当断电造成服务器关闭了，RAID卡的缓存数据会突然丢失，为此RAID卡一般配置有独立的锂电池，当服务断电无法接通电源了，RAID卡会基于自带的电池供电，然后将缓存数据写入磁盘中。
• 但是锂电池存在性能衰减问题，一般锂电池都需要配置定时充放电，大概每隔30-90天，会自动充放电，来延迟使用寿命和校准电池容量。在电池充放电过程中，RAID缓存级别会从write back变成write through，通过RAID写数据时，IO直接就写磁盘了，如果写内存性能大概是0.1ms级别，但是直接写磁盘，性能会退化到毫秒级。
• 所以使用了RAID多磁盘阵列技术的公司，通常都开启了缓存机制，当RAID锂电池充放电时，往往会造成数据库服务器的RAID存储定期的性能出现几十倍的抖动，间接导致数据库每隔一段时间出现性能几十倍的抖动。

解决方案：

1. 将RAID卡的锂电池换成电容的，电容不用频繁充放电，不会导致充放电性能抖动。电容支持透明充放电，自动检查电量进行充电，不会在充放电时让写IO直接走磁盘。但是电容更换麻烦，老化快，不常用
2. 手动充放电，关闭RAID自动充放电，写脚本来处理，隔一段时间在业务低峰期，脚本手动触发充放电，避免业务高峰期的性能抖动
3. 充放电时不关闭write back，避免IO直接走磁盘