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系统的最底层即为存储
更新时间:2013/3/19 点击:2243次
磁盘
一个IO的访问,大致分为三个步骤,第一是磁头到指定的磁道(寻道),第二是等待需要读取的数据随盘片旋转到磁头(延迟),第三是读取数据。相比较前两个时间,读取数据的时间可以忽略不计,所以一个IO的响应时间等于寻道时间+延迟时间决定,寻道时间由于是机械的动作,所以很难得到大幅度提高,但是可以通过提高磁盘转速来提高延迟时间。所以转速越高的盘,可以承载更多的IOPS。磁盘的IOPS由磁盘的转速决定,比如15000RPM的磁盘,一般可以承受150个IOPS。
吞吐量,则由磁盘的转速和接口决定,转速决定了内部传输率,接口则决定了外部传输率,很明显前者肯定低于后者。常见的接口有ATA,SCCI,SATA,SAS,FC等等。FC接口一般在高端存储中比较常见,而SAS和SATA多在服务器或者中低端存储中常见。
存储
对于一个存储系统来说,IOPS主要决定于cache的算法,以及磁盘的数量。有时候我们往往会被厂商的数据给忽悠了,第一是cache命中率,厂商利用了某种手段,让cache命中率非常高,IOPS几乎可以随心所欲。另外一个因素就是磁盘的数量,厂家的数据是同型号1000块磁盘的测试结果,而我们实际的系统只有100块磁盘。
购买存储时,应该避免买高端存储,而只配数量很少的磁盘,厂商非常喜欢你买一个高端的BOX,告诉你扩展性好,现在用不着可以少买点盘,以后可以扩容等等,这完全是忽悠。建议不要超前消费,如果确实对性能追求很高,可以选用容量小一些的磁盘,而磁盘的数量多一些。
磁盘的数量可以计算得出,我们的经验,一般OLTP应用的cache命中率在20%左右,剩下的IO还是要到磁盘上的,根据磁盘的转速和类型,就可以知道一块盘能够承载的IOPS,磁盘数量就可以估算出来了,为了得到比较好的响应时间,建议每块磁盘的IOPS不要超过100。
影响吞吐量的因素稍微复杂些,由磁盘的数量和存储的架构决定,当磁盘到达一定的数量后,吞吐量主要受限于存储的架构。比如某高端存储,吞吐量最大就是1.4GB,这是由它内部的架构所决定的。另外还要注意存储与主机的接口,比如HBA卡,有4Gb和2Gb(这里是bit,而不是Byte),一般主机和存储都配有多块HBA卡。
RAID
RAID一般比较常见的就是RAID10和RAID5,对性能要求比较高的数据库应用一般都采用RAID10,RAID5也可以用,但是别把redo放在RAID5上,因为RAID5的对于redo这种小IO,性能非常差,很容易造成log file sync的等待。一个RAID group中的磁盘数量不宜过多,不要超过10块,原因是RAID group中磁盘数量越多,坏盘的概率就越大(概率问题)。一些高端存储对于RAID group中的磁盘数量都是固定的,这主要和存储的架构有关。使用存储的过程中,你会发现,越是高端的东西,就越是死板,而中低端存储则非常灵活,并不是说高端存储不好,而是说架构决定一切。
Stripe
Stripe的作用就是尽可能的分散IO,它在有些存储上是可以调节的,但是很多存储是不可以调节的,一般在128K-512K之间。有一个错误的说法是,我在存储上做了stripe,数据库的一个IO,所有的磁盘都会响应这个IO。这个说法是错误的,对于Oracle来说,一个随机IO的大小是8K,一般条带的大小要比8K大得多,所以Oracle一个随机IO永远只会落在一块磁盘上。一块磁盘在同一个时刻只能响应一个IO,也就是说磁盘没有并发IO的概念,但是从整个系统来看,不同的磁盘响应不同的IO,宏观上IO还是分散的,所以我们看到一个数据库在运行时,所有的磁盘都在忙,实际上每块磁盘是为不同的IO服务。对于顺序IO,Oracle的默认设置是128K,最大值由OS决定,一般是1M,如果顺序IO的大小大于stripe,那么一个IO可能会有几块盘同时响应,但是很多存储的stripe都大于128K,这时一个IO还是只有一块磁盘响应,由于读是一个顺序的过程,所以要在数据库这个级别加上并发,才可以真正达到提高吞吐量的目的。
有人要问,stripe到底多大合适?如果我把stripe做得很小,这样不是很好吗?一个IO同时可以读很多块盘,大大提高了吞吐量。我们假设stripe为1K,Oracle scattered read是完全串行的过程,实际上在不同的multiblock read之间,存在一定程度的并行。Oracle每次同时向OS发送若干个multiblock read IO请求,然后把返回的结果合并排序。整个scattered read应该是局部并行,宏观串行的过程。
所以stripe不能做的很小。stripe到底设多大,我的观点是大比小好,不要小于256K,数据仓库应用可以设置的更大一些。ASM对于数据文件的stripe默认是1M,我曾经觉得1M太大,将其改为128K,结果发现1M的性能更好,Oracle也推荐用1M。这说明对于数据库应用来说,stripe size要稍微大一点,而不是我们想的越细或者越分散越好。
存储划分
划分好的LUN输出到主机后,我们怎么用?这个就比较灵活多变,首先要看我们的用途,我们是追求IOPS还是吞吐量?我们用file system,raw devices,ASM?存储输出的LUN跨在多少块盘上?一般的存储没有虚拟化功能,则输出的LUN只跨在一个RAID group上,这时往往需要利用OS上的LVM来再次划分一次,看下面的示意图。
 
每个RAID goup有四块磁盘,建立两个LUN,输出到主机后,用蓝色的一组和红色的一组LUN分别创建两个VG,然后再创建LV(stripe),这下每个LV就完全跨在了所有的磁盘上。实际中考虑的问题要更多,有时候不仅仅要考虑磁盘,还要考虑将负载分配在不同的控制器,前端卡后端卡和多路径的问题,相当复杂。有些存储本身有虚拟化的功能,甚至可以输出一个LUN,比如3PAR就可以输出一个虚拟卷,这个卷已经跨在所有的磁盘上,我们直接使用就可以了(但实际工作中这么使用的比较少见)。
Oracle有了ASM,问题就更加复杂了,我的建议是如果可以的话,存储只做RAID1,stripe交给ASM去做。如果有些存储必须要做stripe,也没问题。存储划分是一个很有技术含量的工作,必须建立在对存储,主机和数据库深入了解的基础上,才有可能做出一个好的规划。
总结:存储是系统的最底层,因为非常重要,现在市场基本被几个大厂商所垄断,每个厂家都有一些忽悠人的名词或者商业上的炒作,所以我们要擦亮眼睛,谨防被忽悠。
 
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