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MySQL學習筆記(21):優化磁盤IO

2020-09-11 06:08:16 資料庫

本文更新于2020-04-05,使用MySQL 5.7,作業系統為Deepin 15.4,

目錄

  • 使用符號連接分布IO
  • 禁止作業系統更新檔案的atime屬性
  • 用裸設備(Raw Device)存放InnoDB共享表空間
  • 調整IO調度演算法
  • 使用磁盤陣列(RAID)
  • RAID卡電池充放電問題
  • NUMA架構優化

使用符號連接分布IO

利用作業系統的符號連接,將不同的資料庫、表、索引指向不同的物理磁盤,從而達到分布磁盤IO的目的,

禁止作業系統更新檔案的atime屬性

對于讀寫頻繁的資料庫檔案來說,記錄檔案的訪問時間一般沒有用處,卻會增加磁盤的負擔,影響IO性能,

用裸設備(Raw Device)存放InnoDB共享表空間

因InnoDB使用快取機制來快取索引和資料,作業系統的磁盤IO快取對其性能不僅沒有幫助,甚至還有反作用,在InnoDB快取充足的情況下,可以考慮使用裸設備來存放共享表空間,

調整IO調度演算法

Linux實作了4中IO調度演算法:

  • NOOP演算法(No Operation):不對IO請求排序,除了合并請求也不會進行其他任何優化,用最簡單的先進先出FIFO佇列順序提交IO請求,NOOP演算法主要面向隨機訪問設備,如SSD,
  • 最后期限演算法(Deadline):除了維護一個擁有合并和排序功能的請求佇列外,額外維護兩個帶有超時的FIFO佇列,分別是讀請求佇列和寫請求佇列,當調度器發現讀/寫請求佇列中的請求超時,會優先處理這些請求,
  • 預期演算法(Anticipatory):是基于預測的IO演算法,和Deadline類似,也維護了三個請求佇列,區別在于,Anticipatory處理完一個IO請求后并不會直接回傳處理下一個請求,而是等待片刻(默認6ms),等待期間如果有新來的相鄰扇區的請求,會直接處理新來的請求,Anticipatory適合寫入較多的環境,不適合資料庫等隨機讀較多的環境,
  • 完全公平佇列(Complete Fair Queuing/CFQ):把IO請求按照行程分別放入行程對應的佇列中,其公平是針對行程而言的,CFQ以時間片演算法為前提,輪轉調動佇列,

建議MySQL資料庫環境設定為Deadline演算法,

使用磁盤陣列(RAID)

RAID(Redundant Array of Inexpensive Disks),即廉價磁盤冗余陣列,通常叫做磁盤陣列,

RAID級別:

  • RAID0:也叫條帶化,
  • RAID1:也叫磁盤鏡像,
  • RAID10:先做磁盤鏡像,再條帶化,
  • RAID4:像RAID0一樣條帶化,但額外增加一個磁盤用于糾錯,
  • RAID5:對RAID4的改進,但將糾錯資料也分別寫到各個磁盤而不是一個磁盤,

RAID卡電池充放電問題

RAID卡都有寫快取(Battery Backed Write Cache),寫快取對IO性能的提升非常明顯,為了避免掉電丟失寫快取中的資料,RAID卡都有電池(Battery Backup Unit,簡稱BBU),

RAID快取策略包括4部分:

  • 寫策略
    • WriteBack:將資料寫入快取后直接回傳,
    • WriteThrough:不使用寫快取,直接寫入磁盤才回傳,
  • 預讀策略
    • ReadAheadNone:不開啟預讀,
    • ReadAhead:開啟預讀,預先把后面的資料加載入快取,
    • ReadAdaptive:自適應預讀,在快取和I/O空閑的時候進行預讀,
  • 讀策略
    • Direct:讀操作不進行快取,
    • Cached:讀操作進行快取,
  • 故障策略
    • Write Cache OK if Bad BBU:如果BBU出問題,不使用寫快取,從WriteBack自動切換到WriteThrough,
    • No Write Cache if Bad BBU:如果BBU出問題,仍然使用寫快取,

RAID卡電池會定期啟動自動校準模式,即定期充放電,期間,RAID卡控制器不會啟動BBU,同時(除非修改快取策略),也會禁用WriteBack寫快取策略,以保證資料完整性,造成系統IO性能會出現較大波動,

解決方案:

  • 根據RAID卡電池下次充放電的時間,在業務量較低的時候,提前進行充放電,
  • 即使電池電量低于警戒值甚至電池放電完畢,強制使用WriteBack寫快取策略,此時一定要有UPS之類的后備電源,

NUMA架構優化

目前的商用服務器系統架構大體分為三類(一般SMP或NUMA較多):

  • 對稱多處理器架構(SMP/Symmetric Multi-Processor):一臺計算機上匯集了一組CPU,各CPU平等地共享記憶體、IO等資源,SMP也被稱為一致存盤訪問架構(UMA/Uniform Memory Access),由于共享,導致SMP服務器的擴展能力非常有限,最受限制的是記憶體,因每個CPU必需通過相同的總線訪問相同的記憶體資源,
  • 非一致存盤訪問架構(NUMA/Non-Uniform Memory Access):一臺計算機分為多個節點,每個節點內部擁有多個CPU,節點內部使用共有的記憶體控制器,節點之間通過互聯模塊進行連接和資訊互動,節點的所有記憶體對于本節點的所有CPU都是等同的,對于其他節點的所有CPU都是不同的,每個CPU都可以訪問整個系統的記憶體,但訪問本地節點的較快,訪問非本地節點的較慢,因此,隨著CPU數量的增加,系統性能并不能線性增加,
  • 海量并行處理架構(MPP/Massive Parallel Processing):由多個SMP服務器通過一定的節點互聯網路進行連接,每個節點只訪問本地資源,不訪問其他節點的資源,因而,理論上可以無限擴展,

NUMA的記憶體分配策略有4種:

  • 預設default:總是在當前行程運行的本地節點分配,其節點之間記憶體分配不均衡,當某個CPU節點記憶體不足時,會導致swap產生,
  • 系結bind:強制分配到指定節點上,
  • 交叉interleave:在所有節點或指定節點上交叉分配記憶體,
  • 優先preferred:在指定節點上分配,失敗則在其他節點上分配,

MySQL對NUMA特性支持不好,

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/shujuku/4582.html

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