InnoDB關鍵特性之double write

# 髒頁刷盤的風險

兩次寫的原理機制

　　一、解決問題

　　二、使用場景

　　三、doublewrite的工做流程

　　四、崩潰恢復

# doublewrite的反作用

　　一、監控doublewrite負載

　　二、關閉doublewrite場景

1、髒頁刷盤風險

關於IO的最小單位：

　　一、數據庫IO的最小單位是16K（MySQL默認，oracle是8K）

　　二、文件系統IO的最小單位是4K（也有1K的）

　　三、磁盤IO的最小單位是512字節

所以，存在IO寫入致使page損壞的風險：

  

 

2、doublewrite：兩次寫

　　提升innodb的可靠性，用來解決部分寫失敗(partial page write頁斷裂)。

一、Double write解決了什麼問題

　　一個數據頁的大小是16K，假設在把內存中的髒頁寫到數據庫的時候，寫了2K忽然掉電，也就是說前2K數據是新的，後14K是舊的，那麼磁盤數據庫這個數據頁就是不完整的，是一個壞掉的數據頁。redo只能加上舊、校檢完整的數據頁恢復一個髒塊，不能修復壞掉的數據頁，因此這個數據就丟失了，可能會形成數據不一致，因此須要double write。

二、使用情景

　　當數據庫正在從內存想磁盤寫一個數據頁是，數據庫宕機，從而致使這個頁只寫了部分數據，這就是部分寫失效，它會致使數據丟失。這時是沒法經過重作日誌恢復的，由於重作日誌記錄的是對頁的物理修改，若是頁自己已經損壞，重作日誌也無能爲力。

三、double write工做流程

 

　　doublewrite由兩部分組成，一部分爲內存中的doublewrite buffer，其大小爲2MB，另外一部分是磁盤上共享表空間(ibdata x)中連續的128個頁，即2個區(extent)，大小也是2M。

　　一、當一系列機制觸發數據緩衝池中的髒頁刷新時，並不直接寫入磁盤數據文件中，而是先拷貝至內存中的doublewrite buffer中；

　　二、接着從兩次寫緩衝區分兩次寫入磁盤共享表空間中(連續存儲，順序寫，性能很高)，每次寫1MB；

　　三、待第二步完成後，再將doublewrite buffer中的髒頁數據寫入實際的各個表空間文件(離散寫)；(髒頁數據固化後，即進行標記對應doublewrite數據可覆蓋)

四、doublewrite的崩潰恢復

　　若是操做系統在將頁寫入磁盤的過程當中發生崩潰，在恢復過程當中，innodb存儲引擎能夠從共享表空間的doublewrite中找到該頁的一個最近的副本，將其複製到表空間文件，再應用redo log，就完成了恢復過程。

　　由於有副本因此也不擔憂表空間中數據頁是否損壞。

Q：爲何log write不須要doublewrite的支持？

A：

　　由於redolog寫入的單位就是512字節，也就是磁盤IO的最小單位，因此無所謂數據損壞。

 

3、doublewrite的反作用

一、double write帶來的寫負載

　　一、double write是一個buffer, 但其實它是開在物理文件上的一個buffer, 其實也就是file, 因此它會致使系統有更多的fsync操做, 而硬盤的fsync性能是很慢的, 因此它會下降mysql的總體性能。

　　二、可是，doublewrite buffer寫入磁盤共享表空間這個過程是連續存儲，是順序寫，性能很是高，(約佔寫的%10)，犧牲一點寫性能來保證數據頁的完整仍是頗有必要的。

二、監控double write工做負載

mysql> show global status like '%dblwr%'; +----------------------------+-------+
| Variable_name              | Value |
+----------------------------+-------+
| Innodb_dblwr_pages_written | 7     |
| Innodb_dblwr_writes        | 3     |
+----------------------------+-------+
2 rows in set (0.00 sec)

　　關注點：Innodb_dblwr_pages_written / Innodb_dblwr_writes

　　開啓doublewrite後，每次髒頁刷新必需要先寫doublewrite，而doublewrite存在於磁盤上的是兩個連續的區，每一個區由連續的頁組成，通常狀況下一個區最多有64個頁，因此一次IO寫入應該能夠最多寫64個頁。

　　而根據以上系統Innodb_dblwr_pages_written與Innodb_dblwr_writes的比例來看，大概在3左右，遠遠還沒到64(若是約等於64，那麼說明系統的寫壓力很是大，有大量的髒頁要往磁盤上寫)，因此從這個角度也能夠看出，系統寫入壓力並不高。

三、關閉double write適合的場景

　　一、海量DML

　　二、不害怕數據損壞和丟失

　　三、系統寫負載成爲主要負載

mysql> show variables like '%double%'; +--------------------+-------+
| Variable_name      | Value |
+--------------------+-------+
| innodb_doublewrite | ON    |
+--------------------+-------+
1 row in set (0.04 sec)

　　做爲InnoDB的一個關鍵特性，doublewrite功能默認是開啓的，可是在上述特殊的一些場景也能夠視狀況關閉，來提升數據庫寫性能。靜態參數，配置文件修改，重啓數據庫。

四、爲何沒有把double write裏面的數據寫到data page裏面呢？

　　一、double write裏面的數據是連續的，若是直接寫到data page裏面，而data page的頁又是離散的，寫入會很慢。

　　二、double write裏面的數據沒有辦法被及時的覆蓋掉，致使double write的壓力很大；短期內可能會出現double write溢出的狀況。