MySQL--Double Write

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目前大部分服務器使用4K或512B來格式化磁盤，而Innodb存儲引擎使用默認16K的數據頁，在寫入16KB數據頁時，可能存在頁面部分數據寫入到磁盤便發生宕機的狀況，該問題被稱爲部分寫失效(Partial page write)。雖然Innodb存儲引擎提供redo log來保證事務ACID特性和數據庫宕機恢復，但redo log中存放的是頁面的物理操做，而非頁面的數據，所以沒法利用redo log來解決部分寫失效的問題。

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爲避免部分寫失效問題，MySQL引入double write特性，即在刷新髒頁過程當中，先使用memcopy把髒頁數據複製到內存的double write buffer,而後先將1MB數據寫到共享表空間，最後調用fsync來將數據寫到磁盤，分兩次寫操做來將髒頁刷新到磁盤。
一、若是在髒頁寫入到共享表空間時發生宕機，那麼數據庫在磁盤上的數據頁面未受破壞，能夠經過redo log來恢復到宕機前的狀態。
二、若是在髒頁寫入到數據庫在磁盤對應的頁面時發生宕機，那麼因爲共享表空間中有最新數據，能夠經過該數據來恢復，而後再根據redo log來恢復。

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MySQL在共享表空間(system tablespace)中存在2M的空間，分爲2個單元功128個數據頁，主要分爲兩類操做：
一、批量刷新髒頁：該類操做由後臺線程發起，不會影響前臺操做，屬於異步寫操做，使用128個數據頁中的120個。
二、Single Page Flash：該類操做由用戶線程發起，在只有在Buffer pool中的free page不夠時觸發，須要儘快刷新髒頁以替換出空閒頁面，屬於同步寫操做，使用128個數據頁中的8個。

在MySQL的提供兩個狀態值來展現髒頁刷新狀況：
一、Innodb_dblwr_pages_written ：刷新到磁盤的髒頁總數
二、Innodb_dblwr_writes：刷新髒頁的次數

在Buffer pool夠用時，MySQL主要經過批量刷新方式來完成寫髒頁操做，而批量刷新每次刷新64個髒頁(1MB)到磁盤，所以Innodb_dblwr_pages_written：Innodb_dblwr_writes的比值遠遠低於61:1時，代表系統壓力較低。

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Double Write影響
因爲Double Write寫共享表空間時是順序寫操做，且將髒頁從double write buffer中寫到正在的物理磁盤時，系統自動合併相鄰的髒頁，實現一次刷新多個髒頁,所以Double Write對影響影響較小，Percona測試發現約影響5%的性能。

對於SDD硬盤，Double Write會增長磁盤磨損。

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Mariadb/MySQL的改進
引入Double Write特性是爲解決部分寫失效問題，最根本緣由是16KB的數據頁沒法原子寫入到磁盤，但若是使用FusionIO/DirectFS文件系統時，能夠得到原子寫特性。
在Mariadb中使用innodb_use_atomic_writes來控制原子寫行爲，當該開始開啓時，若是啓動時檢查到支持atomic write時，會自動關閉掉double write特性。
在MySQL 5.7版本中一樣支持FusionIO的Atomic Write特性，對於支持原子寫的文件系統，會自動關閉double write特性。

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Facebook改進
因爲服務器宕機並致使部分寫失效問題的機率較低，因而Facebook提供選項來關閉DoubleWrite特性，僅在刷新Page的過程前記錄要刷新Page號，服務器宕機恢復時，根據這些Page號讀取出相關頁面根據checksum檢查是否存在頁面損壞，若是損壞則經過從庫或備份來恢復數據。

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Percona 5.7版本改進
在Percona 5.7版本中，將Double Write Buffer擴展到每一個Buffer Pool中，按照每一個Buffer Pool的lru鏈表來進行髒頁刷新，提高刷新效率。

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摘抄自：
https://m.aliyun.com/yunqi/articles/80423
https://yq.aliyun.com/articles/50627
http://stor.51cto.com/art/201804/570942.htm

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