MySQL數據庫Raid存儲方案
作為一名 DBA，選擇自己的數據存儲在什么上面，應該是最基本的事情了。但是很多 DBA 卻容易忽略了這一點，我就是其中一個。之前對 raid 了解的并不多，本文就記錄下學習的 raid 相關知識。
一、RAID 的基礎知識
【定義】RAID(Redundant Array of Independent Disk) 是一種獨立冗余磁盤陣列。
1、為什么要使用 RAID?
我們知道，單塊磁盤無論是從性能上、容量上、還是安全上都存在單點問題，如果把多塊硬盤組成一個 group，當成一個邏輯驅動器，從而實現同時從多塊硬盤存取數據，那樣可以提高了存儲的吞吐量，同時也提高了存取速度和擴大存儲容量。
RAID(Redundant Array of Independent Disk 獨立冗余磁盤陣列) 技術就是專門干這事的。RAID 就是一種由多塊廉價磁盤構成的冗余陣列，在操作系統下是作為一個獨立的大型存儲設備出現。RAID 可以充分發揮出多塊硬盤的優勢，可以提升硬盤速度，增大容量, 提供容錯功能夠確保數據安全性，易于管理的優點，在任何一塊硬盤出現問題的情況下都可以繼續工作，不會受到損壞硬盤的影響，這對于數據庫存儲領域是非常必要的。
2、RAID 的幾種工作級別
我們比較常用的 RAID 級別有 RAID-0、RAID-1、RAID-10/RAID-01、RAID-5，其他的如 RAID-3、RAID-4、RAID-6 就不在此介紹了。
RAID-0
RAID-0 采用數據分條技術（Striped）把多塊磁盤串聯成一個更為龐大的磁盤組，可以提高磁盤的性能和吞吐量。它讀寫數據的速度是最快的，要求比較低，要求兩個磁盤即可做 RAID-0，相對成本是最低的，但是 RAID-0 不提供冗余或奇偶校驗數據的功能，如果驅動器出現故障，數據將無法恢復，安全性最弱。一般只是在那些對性能要求高、數據安全性要求不高的情況下才被使用，不適合數據庫的存儲。
RAID-1
RAID-1 采用鏡像（Mirroring）的方式冗余數據。RAID-1 要求至少兩個或 2xN 個磁盤，每次寫數據時會同時寫入鏡像盤。這種陣列可靠性很高，但其有效容量減小到總容量的一半，同時這些磁盤的大小應該相等，否則總容量只具有最小磁盤的大小。RAID-1 的數據安全性在所有的 RAID 級別上來說是最好的。但是其磁盤的利用率卻只有 50%，是所有 RAID 級別中最低的。
RAID-10
由于 RAID-0 和 RAID-1 都存在明顯的優點和缺點，為了結合兩者的優點、避免兩者的缺點，從而產生了 RAID-10，RAID-10 適合用在速度需求高，又要完全容錯，當然成本也很多的應用。不過在做 RAID-10 時需要注意的是先做 RAID-1，再做 RAID-0 還是先做 RAID-0，再做 RAID-1，二者還是有區別的。舉個栗子，假如現在有四塊磁盤：
先做 RAID-0，再做 RAID-1：每兩塊磁盤先做 RAID-0，在此基礎上，再把兩個 RAID-0 做成 RAID-1。這時如果 A 類或者 B 類磁盤同時有一個故障，整個 RAID 將不可用。
- (RAID 0) A = (Drive A1 + Drive A2) (Striped)
- (RAID 0) B = (Drive B1 + Drive B2) (Striped)
- (RAID-1)AB = (A + B) (Mirrored)
先做 RAID-1，再做 RAID-0：每兩塊磁盤先做 RAID-1，在此基礎上，再把兩個 RAID-1 做成 RAID-0。這時只有 A 類或者 B 類磁盤兩個都故障時，整個 RAID 才不可用。
- (RAID-1) A = (Drive A1 + Drive A2) (Mirrored)
- (RAID-1) B = (Drive B1 + Drive B2) (Mirrored)
- (RAID-0)AB = (A + B) (Striped)
-
綜合上面來看，先做 RAID-1，再做 RAID-0 相對更安全，建議這種方式，所以我們平時說的 RAID-10 就是先做 RAID-1，再做 RAID-0。
RAID-5
RAID-5 應該處于 RAID-0 和 RAID-1 之間的一種工作模式，它盡量平衡 RAID-0 和 RAID-1 的優點和缺點，是我們平時使用比較多的一種模式。做 RAID-5 至少需要三塊磁盤，它采用校驗碼冗余數據，校驗信息分布在多個磁盤上，當數據每次寫入到磁盤上，同時還需要寫入校驗信息，因此寫入性能相對不如 RAID-0。當某個磁盤出現故障，可以使用其他磁盤上校驗信息來恢復數據。相對 RAID-1，它磁盤空間利用率為 (N-1)/N
3、RAID 的幾種工作級別優缺點
【注】以上的高、中、低只是相對于 RAID-0、RAID-1、RAID-10、RAID-5 而言。
二、如何判斷 RAID 級別、寫入策略、電池狀況
1、判斷 RAID 級別：MegaCli64 工具輸入磁盤信息如下：
- [root()@xxxx ~]# MegaCli64 -LdInfo -lAll -aALL
- Adapter 0 -- Virtual Drive Information:
- Virtual Drive: 0 (Target Id: 0)
- Name :
- RAID Level : Primary-1, Secondary-0, RAID Level Qualifier-0
- Size : 278.875 GB
- Is VD emulated : No
- Mirror Data : 278.875 GB
- State : Optimal
- Strip Size : 64 KB
- Number Of Drives : 2
- Span Depth : 1
- Default Cache Policy: WriteBack, ReadAhead, Direct, No Write Cache if Bad BBU
- Current Cache Policy: WriteBack, ReadAhead, Direct, No Write Cache if Bad BBU
- Default Access Policy: Read/Write
- Current Access Policy: Read/Write
- Disk Cache Policy : Disabled
- 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
- PI type: No PI
- Is VD Cached: No
- Virtual Drive: 1 (Target Id: 1)
- Name :
- RAID Level : Primary-1, Secondary-0, RAID Level Qualifier-0
- Size : 2.180 TB
- Is VD emulated : Yes
- Mirror Data : 2.180 TB
- State : Optimal
- Strip Size : 64 KB
- Number Of Drives per span : 2
- Span Depth : 3
- Default Cache Policy: WriteBack, ReadAhead, Direct, No Write Cache if Bad BBU
- Current Cache Policy: WriteBack, ReadAhead, Direct, No Write Cache if Bad BBU
- Default Access Policy: Read/Write
- Current Access Policy: Read/Write
- Disk Cache Policy : Disabled
- Encryption Type : None
- Default Power Savings Policy: Controller Defined
- Current Power Savings Policy: None
- Can spin up in 1 minute: No
- LD has drives that support T10 power conditions: No
- LD's IO profile supports MAX power savings with cached writes: No
- Bad Blocks Exist: No
- PI type: No PI
- Is VD Cached: No
-
網上有人僅僅通過 RAID Level 列中的 Primary-1, Secondary-0, RAID Level Qualifier-0 來判斷，我認為不是很準確。先來了解下 Primary、Secondary、RAID Level Qualifier 啥意思？
Primary 字段：基本上可以確定 RAID 的級別，但是無法區分是 RAID-1 和 RAID-10，因為有情況下他們的 Primary 值都是 Primary-1, Secondary-0, RAID Level Qualifier-0
在這種情況下如何區分 RAID-1 和 RAID-10？我認為還得結合另外兩列進行判斷：
Number Of Drives per span : 2 #每個區段有2塊磁盤
Span Depth : 3 #一共三個區段
結合primary-1，該RAID表示一共六塊磁盤，每兩個做RAID-1，最后將三個RAID-1做RAID-0
【總結：如何判斷 RAID 級別】：
1) 除了 RAID-1 和 RAID-10，其他級別通過 Primary 字段值就可以判斷；
2) 至于 RAID-1 和 RAID-10，還需要結合 Number Of Drives （per span）、Span Depth 兩列的值，如果 Span Depth 值為 1 表示為 RAID-1，不為 1 表示 RAID-10; 還有一種情況：Primary-1, Secondary-3, RAID Level Qualifier-0 也是表示 RAID-10;
2、判斷 RAID 寫入策略和電池狀態
RAID 的寫入策略對 IO 性能有很大影響，有兩種寫入策略：
WriteBack：表示寫入到磁盤緩存上，寫入性能好，如果采用此策略，RAID必須支持電池可用，否則一旦斷點，數據將丟失。
WriteThrough：表示直接寫入到硬盤上，寫入性能沒有WriteBack好，一般沒有電池時采用此策略.
2.1）查看 RAID 的寫入策略
- [root()@xxxx ~]# MegaCli64 -LDInfo -Lall -aALL|grep 'Cache Policy'
- **********************************************************************************
- Default Cache Policy: WriteBack, ReadAdaptive, Direct, Write Cache OK if Bad BBU
- Current Cache Policy: WriteBack, ReadAdaptive, Direct, Write Cache OK if Bad BBU
- 以上表示采用WriteBack（回寫）策略，如果電池壞了也強制寫入cache
- Default Cache Policy: WriteThrough, ReadAheadNone, Direct, No Write Cache if Bad BBU
- Current Cache Policy: WriteThrough, ReadAheadNone, Direct, No Write Cache if Bad BBU
-
如果是這個，表示采用 WriteThrough 策略
Disk Cache Policy : Disabled #表示硬盤的cache，一般這里禁用，防止丟失數據
復制代碼
2.2）查看電池狀態
- [root()@xxxx ~]# MegaCli64 -adpbbucmd -aall |grep -E 'Battery State|Charger Status|isSOHGood|Relative State of Charge'
- Battery State : Operational #電池狀態，operational表示正在運行
- Relative State of Charge: 98 % #電池電量，如果低于15%，那么寫入策略會由WB轉變為WC,IO性能下降，需要關注
- Charger Status: Complete #充電情況，表示已完成
- isSOHGood: Yes #不是Yes需要關注
-
三、MySQL 適合的 RAID 存儲方案
通過上面對 RAID 的了解，我們已經知道各級別 RAID 的優缺點，對于 MySQL 數據庫的存儲，如何選擇 RAID 級別呢？
我們可以根據 MySQL 各種文件類型分別選擇，MySQL 數據庫重要的文件類型有：
1、數據文件(frm,ibd)：存儲核心的數據，非常重要，安全性要求高，同時需要頻繁的寫入、更新數據，磁盤性能要求也比較高，首先建議物理磁盤是SSD，對于RAID的選擇，如果預算足夠，建議RAID-10，其次是RAID-5
2、二進制日志文件：寫入非常頻繁，寫性能要求高，由于從庫依賴該文件，安全性也很重要，綜合成本考慮，可以用兩塊SATA硬盤，做成RAID-1即可。
3、redo文件，共享表空間文件：安全性要求高，如果預算足夠，RAID-10，通常RAID-1也是可以的，一般而言，redo文件和共享表空間和數據文件存儲在一起即可。
