好大的风

本文对传统机械磁盘和固态磁盘进行了对比测试，并对测试结果进行了分析，测试案例主要侧重于事务型数据库应用。
测试结论对于存储设备的采购具有一定参考意义。
由于作者技术水平有限以及测试时间仓卒，难免出现谬误，欢迎读者对本文中的观点提出建议和意见。

一，机械磁盘与固态磁盘

传统磁盘属于机械式磁盘，是目前计算机系统中有限的几个机械部件之一。
机械式磁盘在顺序访问时，速度还可以接受，一般在30-100MB/s。
寻道时间是目前机械磁盘的一个主要瓶颈。一般机械磁盘的寻道时间在5-20ms左右。
这导致机械磁盘随机读取的性能不高，这也是事务型数据库应用系统的主要性能瓶颈之一。

数据库系统访问磁盘时，大部分属于随机访问，所以事务型数据库的性能表现与存储设备的IOPS和访问延迟指标紧密相关。
数据库的关键数据结构Btree的主要目的之一便在于降低随机访问磁盘的频度。

目前提高存储设备IOPS的途径主要是使用磁盘阵列，多块磁盘同时提供访问，例如目前的SAN存储设备，
实践中每块机械磁盘的IOPS大概在200左右，这样14块硬盘的阵列，大约可以提供2500左右的IOPS。
但延迟时间依然没有改善，与一块磁盘基本一致。

固态磁盘的存储介质为半导体芯片，属于纯电子设备，所以固态磁盘在IOPS和访问延迟方面具有革命性的优势。

鉴于事务型数据库系统对于存储设备的IOPS和访问延迟很敏感，所以此次评估的侧重于这两个指标。

二，测试工具简介

sysbench是一个多功能、多线程的性能测试工具，可以评估CPU，内存，线程并发，存储和事务型数据库等方面的性能表现。

根据数据库访问存储的特点，测试过程中，采取以下参数：

–max-requests=500000
测试过程IO访问次数，为了保证数据平坦的分布，避免缓存的影响，此处应尽量设置大一些。

–test=fileio
进行文件IO测试，目前的生产环境中MySQL数据库使用ext3文件系统。

–num-threads=8
IO线程，目前MySQL数据库中的IO线程一般为4-8个。

–file-total-size=40G
测试文件总量，理论上，文件量越大越能够避免缓存的影响，真实体现存储的性能，但目前送测的固态磁盘设备容量只有50G，所以这里选择40G。

–file-test-mode=rndrd
–file-test-mode=rndwr
测试模式为随机读取，或者随机写入，随机访问存储是数据库应用的特点。

–file-extra-flags=direct
使用direct模式打开文件，最大程度避免缓存对与测试结果的影响。

默认情况，sysbench使用单次IO请求SIZE为16K。

三，存储设备的关键参数设置。

1，RAID级别设置
目前认为，RAID 1 最适合数据库应用，已经另有文章专门论述这一观点。

2，Write Back与Write Though
由于送测设备提供的硬件RAID卡上面具备后背电池，
所以可以打开Write Back，理论上可以提高写入性能，降低单次写入IO的延迟。
这个与缓存的容量密切相关，当打开写入缓存后，读取缓存的容量会相应下降。
经过咨询厂商，一般情况默认写入缓存占总缓存容量的一半。

3，Strip Size
一般认为，Strip Size设置与应用单次IO请求大小相同时，性能最好。

四，测试用例

结合实际使用的经验，本次评估准备了以下测试用例：

1，机械磁盘与固态磁盘的读取对比

机械磁盘为两块250G SAS硬盘，使用硬件RAID卡，RAID级别为RAID 1，Strip Size为16K，Write Back模式。
固态磁盘为两块50G SATA接口固态磁盘，使用硬件RAID卡，RAID级别为RAID 1，Strip Size为16K，Write Back模式。
sysbench的各项参数为：
–max-requests=500000
–test=fileio
–num-threads=8
–file-total-size=40G
–file-test-mode=rndrd
–file-extra-flags=direct

机械磁盘与固态磁盘的写入对比

机械磁盘为两块250G SAS接口硬盘，使用硬件RAID卡，RAID级别为RAID 1，Strip Size为16K，Write Back模式。
固态磁盘为两块50G SATA接口固态磁盘，使用硬件RAID卡，RAID级别为RAID 1，Strip Size为16K，Write Back模式。
sysbench的各项参数为：
–max-requests=500000
–test=fileio
–num-threads=8
–file-total-size=40G
–file-test-mode=rndwr
–file-extra-flags=direct

Write Back与Write Through的写入对比

固态磁盘为两块50G SATA接口固态磁盘，使用硬件RAID卡，RAID级别为RAID 1，Strip Size为16K 。
sysbench的各项参数为：
–max-requests=500000
–test=fileio
–num-threads=8
–file-total-size=40G
–file-test-mode=rndwr
–file-extra-flags=direct

8K，16K，64K Strip Size的读取对比

固态磁盘为两块50G SATA接口固态磁盘，使用硬件RAID卡，RAID级别为RAID 1，Write Back模式 。
sysbench的各项参数为：
–max-requests=500000
–test=fileio
–num-threads=8
–file-total-size=40G
–file-test-mode=rndrd
–file-extra-flags=direct

8K，16K，64K Strip Size的写入对比

固态磁盘为两块50G SATA接口固态磁盘，使用硬件RAID卡，RAID级别为RAID 1，Write Back模式 。
sysbench的各项参数为：
–max-requests=500000
–test=fileio
–num-threads=8
–file-total-size=40G
–file-test-mode=rndwr
–file-extra-flags=direct

以上所有测试用例的操作系统为：RHEL 5.2 。
uname -a 运行结果：
Linux 固态磁盘 2.6.18-92.el5 #1 SMP Tue Apr 29 13:16:15 EDT 2008 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
sysbench的版本：
sysbench 0.4.12: multi-threaded system evaluation benchmark

五，测试结果数据对比：

1，机械磁盘与固态磁盘的读取对比

机械磁盘IOPS： 460.18 Requests/sec
固态磁盘IOPS： 9362.76 Requests/sec

机械磁盘访问延迟： 17.38ms
固态磁盘访问延迟： 0.85ms

2，机械磁盘与固态磁盘的写入对比

机械磁盘IOPS： 201.67 Requests/sec
固态磁盘IOPS： 1963.89 Requests/sec

机械磁盘访问延迟： 35.93ms
固态磁盘访问延迟： 3.70ms

3，Write Back与Write Through的写入对比

Write BackIOPS： 1963.89 Requests/sec
Write ThroughIOPS： 1777.16 Requests/sec

Write Back访问延迟： 3.70ms
Write Through访问延迟： 3.49ms

4，8K，16K，64K Strip Size的读取对比

8K IOPS： 8876.86 Requests/sec
16K IOPS： 9362.76 Requests/sec
64K IOPS: 9753.22 Requests/sec

8K 访问延迟： 0.90ms
16K 访问延迟： 0.85ms
64K 访问延迟： 0.82ms

5，8K，16K，64K Strip Size的写入对比

8K IOPS： 1720.81 Requests/sec
16K IOPS： 1963.89 Requests/sec
64K IOPS: 1944.75 Requests/sec

8K 访问延迟： 3.71ms
16K 访问延迟： 3.70ms
64K 访问延迟： 3.26ms

以上测试结果数据均为多次测试数据的中间值。

六，测试总结：

1，固态磁盘的随机读取性能高出机械硬盘20倍以上。
2，固态磁盘在随机写入性能高出机械硬盘10倍以上。
3，Write Back与Write Through对性能的影响与缓存的容量相关，对于写入较多的应用，推荐打开Write Back。
4，较小的Strip Size对于性能不利，推荐设置为16K或以上。

固态磁盘的出现，为数据库应用的存储带来了革命性的改观。

机械磁盘IOPS的劣势可以通过磁盘阵列的方式，使用多块磁盘来弥补，
但机械磁盘的访问延迟时间的问题，是无法弥补的，这是根本技术上的限制。

从目前厂商提供的设备来看，目前送测的容量设备容量仅有50G。
现在较高配置的服务器，有64G甚至更多的内存，相对来说，固态磁盘50G的容量太小。
随着工艺的改进和垂直记录技术的产生，机械磁盘在容量方面有很大的进展，目前单碟容量已经高达500G。
所以固态磁盘在容量上处于劣势。

ZFS提供了一种应用场景，将大容量的机械磁盘用于数据存储，将性能优异的固态磁盘用于缓存，
这样可以达到优势互补，实践的效果也很不错。

由于测试时间有限，未对固态磁盘设备的稳定性和寿命进行测试。

七，参考测试信息：

本次测试过程中，还对Solaris系统和FreeBSD系统进行了非正式评估，以下是简要结论：

Solaris ZFS系统：

在IOPS方面，固态磁盘比机械磁盘快10倍。
在延迟方面，固态磁盘比机械磁盘快25倍。

在IOPS和延迟方面，Strip与Mirror不相上下。
在IOPS和延迟方面，Strip、Mirror均比单盘快1倍。

在使用机械磁盘作为数据设备，固态磁盘作为缓存设备时，IOPS与延迟 和单盘固态磁盘不相上下。
（当数据容量远远超过缓存设备容量时，性能会明显下降）

FreeBSD系统：

简单测试了FreeBSD下的ZFS效果：
1， IOPS同Solaris下相差不多（两块固态磁盘硬件RAID1的IOPS在3000左右）。
2， 当Strip Size取16K时，IOPS下降很多，当取1M时，同64K相差无几。
3， 貌似FreeBSD下的ZFS重启后需要手工mount。

FreeBSD UFS测试情况，两块固态磁盘 HARDWARE RAID1，1M strip size：

IOPS居然高达14000，比Linux下最好的情况还高出40%，我怀疑是缓存的影响。
（因UFS不支持direct模式，但在Linux下同样的测试用例，最高到10000）。

我看到最近公司部门结构说明中，已经没有明确的系统架构评审组了。
在我的印象中，自从门户技术部成立以来，系统架构评审组从未真正发挥作用，已经名存实亡。

系统架构评审组没有发挥作用的几个原因：

1，项目实施过程中没有明确指定系统架构师角色。

根据实践经验，我认为系统架构师在是一个非常重要的角色，其主要职能如下：
系统架构师首先负责需求分析，要与产品设计人员进行充分沟通，分解出系统的主要结构。
如果在系统分析过程中发现有任何问题，都需要与产品人员说明，在必要情况下，对需求做出修正。
在需求确认后，进行技术设计，对系统进行功能、模块划分，识别主要技术要点，评估开发周期。
在技术设计完成并经过内部讨论后，将需求分析以及技术设计提交系统架构评审组，进行技术评审。
在技术评审通过后，进入开发阶段，此时系统架构师很可能是核心开发人员之一。
负责对开发过程中遇到的非预期问题进行协调解决，保证项目按时保质完成。
系统架构师要在整个项目过程中与产品设计人员、系统工程师、数据库工程师、网络工程师保持紧密联系。
系统架构师是整个项目的核心角色，需要对项目有全局的把握。

2，项目领导以时间紧、任务急为理由规避系统架构评审的过程。

目前的项目都会在没有经过完整技术评估的情况下，对项目时间进行确认。
根据实践经验，技术评审不会耽搁很长时间，在系统架构师准备充分的情况下，一个小时足矣。
即便是仅持续一周时间的项目，一个小时的技术评审也是能够挤出来的。

没有经过技术评审，技术方案的可行性没有保障。
在实施过程中发现问题后，只能采取掩饰的措施，导致最终产品的可维护性降低。

3，领导没有明确要求进行技术评审。

目前没有制度来明确说明 项目实施过程中需要进行技术评审。

我认为有必要推行技术设计评审制度，系统架构评审的重要意义在于：

1，技术设计公开化，有利于各支持部门了解情况，达到信息对称。

2，避免技术霸权、领导霸权的现象。

3，尽早发现潜在的技术设计缺陷，并尽快修正。

4，技术成员之间取长补短，提高整体团队的技术水平。

技术评审的过程同样是一个技术交流的过程，在这个过程中，如果大家深入交换意见，充分讨论，必将能够收获颇丰。

新的一年，总结了一下之前读过的书，有很多值得一读再读，也有不少翻过几页后就昏昏欲睡。
以下是我认为不错的数据库相关的书籍，我迫不及待的想和大家分享。

一，《数据库系统概念》，主要介绍关系数据库理论。

http://www.amazon.cn/mn/detailApp/ref=sr_1_2?_encoding=UTF8&s=books&qid=1264382410&asin=B0011CEY12&sr=8-2

中文版翻译的不错，如果英语水平好，可以读英文版：

http://www.amazon.cn/mn/detailApp/ref=sr_1_4?_encoding=UTF8&s=books&qid=1264382410&asin=B00114NQ8C&sr=8-4

此书对关系数据库的基本概念进行了详细的讲解，包括范式、Btree等。
读此书时可能略觉枯燥，要理论联系实际，反复理解。
之前我对数据库索引为何使用Btree这个复杂的数据结构很是困惑，看完此书相关章节后，豁然开朗。

第五版中英文版国内都已经引进，价格50元左右。
美国Amazon上第六版价格是131.8美元，国内不到10美元的价格算是很便宜了。

http://www.amazon.com/Database-System-Concepts-Abraham-Silberschatz/dp/0073523321/ref=sr_1_1?ie=UTF8&s=books&qid=1264382795&sr=8-1

二，《MySQL 5.1 Reference Manual》，MySQL权威指南。

http://dev.mysql.com/doc/refman/5.1/en/

一定要看在线、英文版，此手册语言浅显，内容充实，包罗万象，结构清晰，还有热心网友的评论补充。
对MySQL的相关应用有任何疑惑，都可以查找此手册的对应章节，其搜索功能也很不错。

在线版本免费浏览，很好的资源，非常推荐经常浏览。
此书适合开发、运维人和任何对MySQL感兴趣的同学仔细研读。

三，《High Performance MySQL 2nd Edition》，进阶参考。

http://www.amazon.cn/mn/detailApp/ref=sr_1_1?_encoding=UTF8&s=books&qid=1264383593&asin=B002BNKSFQ&sr=1-1

此书可谓Bible级别的进阶参考书，书的内容理论联系实际，生动活泼，语言简洁优雅，
当有一定的实践经验后，再读此书，经常不禁为之拍案叫绝。
我经常在晚上睡前诵读此书，每天十页左右，每次都感觉很有收获。

目前只有英文版，强烈推荐英文版，不要等国内的翻译版。
另外，一定要认准是 第二版。
目前国内引进的英文版价格60元左右，美国Amazon价格31美元左右。

四，《Oracle Database Concepts》，Oracle 数据库相关概念。

http://download.oracle.com/docs/cd/E11882_01/server.112/e10713/toc.htm

对于Oracle数据库，我研究还不是很深入，正在努力学习。
这本书对于Oracle的理解很有帮助，深入浅出的讲解了Oracle的各种概念，例如SGA，PGA等。
Oracle的官方文档极其丰富，而且免费。
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五，《How to Become an Exceptional DBA, 2nd Edition》如何成为杰出DBA？

此书我最近正在读，是一本很有煽动性的书，读完每个章节后都会让你有热血沸腾的感觉。
书只有一百多页，语言简炼。
对于DBA职业生涯过程中需要面临的种种问题进行了详细的阐述，积极向上。
我觉得此书不仅仅针对DBA，对于每个希望Exceptional的同学都适用。

以上推荐的书都是我读过并且认为不错的书，希望大家在新的一年多读书，读好书。
一本好书带来的自身价值提升，远远比它的价格要高的多。